(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムにおいて基地局がＭＡＣ（ｍｅｄｉｕｍ  ａｃｃｅｓｓ  ｃｏｎｔｒｏｌ）制御メッセージを選択的に保護する方法であって、
前記ＭＡＣ制御メッセージが暗号化されるか否かを表す指示情報を含むヘッダを構成する段階と、
前記ＭＡＣ制御メッセージを保護する方法のうち一つを選択して前記ＭＡＣ制御メッセージの保護を行う段階と、
前記ＭＡＣ制御メッセージ及び前記ヘッダを端末に転送する段階と、
を含み、
前記ＭＡＣ制御メッセージを保護する方法は、前記ＭＡＣ制御メッセージの完全性及び機密性を保護する第１方法、前記ＭＡＣ制御メッセージの完全性のみを保護する第２方法、前記ＭＡＣ制御メッセージを保護しない第３方法であり、
前記ＭＡＣ制御メッセージは制御プレーンの機能を行うために前記基地局及び前記端末のＭＡＣ（ｍｅｄｉｕｍ  ａｃｃｅｓｓ  ｃｏｎｔｒｏｌ）階層で用いられる制御メッセージであり、
前記ＭＡＣ制御メッセージを保護する方法のうちの前記一つは、前記ＭＡＣ制御メッセージのメッセージタイプと、前記ＭＡＣ制御メッセージを使用する時点とに基づいて前記第１乃至第３方法のうちから選択され、
初期レンジング要請手順が実行されたときに前記第３方法が選択され、前記初期レンジング要請手順の後に登録手順が実行されたときに前記第１方法が選択されることを特徴とする、選択的制御メッセージ保護方法。
【請求項２】
前記指示情報は、フロー識別子（ＦＩＤ：Ｆｌｏｗ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）であることを特徴とする、請求項１に記載の選択的制御メッセージ保護方法。
【請求項３】
前記第１方法は、前記ＭＡＣ制御メッセージの完全性保護を行った後に暗号化を行うことを特徴とする、請求項１に記載の選択的制御メッセージ保護方法。
【請求項４】
前記第１方法は、前記ＭＡＣ制御メッセージのペイロードに暗号化を行った後に前記ＭＡＣ制御メッセージの完全性保護を行うことを特徴とする、請求項１に記載の選択的制御メッセージ保護方法。
【請求項５】
前記第１方法は、ＡＥＳ−ＣＣＭアルゴリズムに基づいて行われることを特徴とする、請求項４に記載の選択的制御メッセージ保護方法。
【請求項６】
前記第１方法の完全性は、ＩＣＶを前記ペイロードに付加することによってなり、前記第２方法の完全性は、ＣＭＡＣを前記ペイロードに付加することによってなることを特徴とする、請求項４に記載の選択的制御メッセージ保護方法。
【請求項７】
無線通信システムにおいて選択的にＭＡＣ制御メッセージを保護するための装置であって、
前記装置は、
前記ＭＡＣ制御メッセージを転送するための送信ユニットと、
前記ＭＡＣ制御メッセージを保護するためのプロセッサと、を備え、
前記装置は、
前記ＭＡＣ制御メッセージが暗号化されるか否かを表す指示情報を含むヘッダを構成し、
前記ＭＡＣ制御メッセージを保護する方法のうち一つを選択して前記ＭＡＣ制御メッセージの保護を行い、
前記ＭＡＣ制御メッセージ及び前記ヘッダを端末に転送するように構成され、
前記ＭＡＣ制御メッセージを保護する方法は、
前記ＭＡＣ制御メッセージの完全性及び機密性を保護する第１方法、前記ＭＡＣ制御メッセージの完全性のみを保護する第２方法、前記ＭＡＣ制御メッセージを保護しない第３方法であり、
前記ＭＡＣ制御メッセージは制御プレーンの機能を行うために前記装置及び前記端末のＭＡＣ（ｍｅｄｉｕｍ  ａｃｃｅｓｓ  ｃｏｎｔｒｏｌ）階層で用いられる制御メッセージであり、
前記ＭＡＣ制御メッセージを保護する方法のうちの前記一つは、前記ＭＡＣ制御メッセージのメッセージタイプと、前記ＭＡＣ制御メッセージを使用する時点とに基づいて前記第１乃至第３方法のうちから選択され、
初期レンジング要請手順が実行されたときに前記第３方法が選択され、前記初期レンジング要請手順の後に登録手順が実行されたときに前記第１方法が選択されることを特徴とする装置。
【請求項８】
前記指示情報は、フロー識別子（ＦＩＤ：Ｆｌｏｗ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）であることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記第１方法は、前記ＭＡＣ制御メッセージの完全性保護を行った後に暗号化を行うことを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記第１方法は、前記ＭＡＣ制御メッセージのペイロードに暗号化を行った後に前記ＭＡＣ制御メッセージの完全性保護を行うことを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１方法は、ＡＥＳ−ＣＣＭアルゴリズムに基づいて行われることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記第１方法の完全性は、ＩＣＶを前記ペイロードに付加することによってなり、前記第２方法の完全性は、ＣＭＡＣを前記ペイロードに付加することによってなることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
前記無線通信システムは、ＩＥＥＥ  ８０２．１６規格で規定するシステムであり、前記ＭＡＣ制御メッセージは、ＩＥＥＥ  ８０２．１６規格に基づく制御プレーンの機能を行うための情報を含むことを特徴とする、請求項１に記載の選択的制御メッセージ保護方法。
【請求項１４】
前記無線通信システムは、ＩＥＥＥ  ８０２．１６規格で規定するシステムであり、前記ＭＡＣ制御メッセージはＩＥＥＥ  ８０２．１６規格に基づく制御プレーンの機能を行うための情報を含むことを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線接続システムで使用される信号を暗号化する方法に関するものである。また、本発明は、移動局と基地局間に送受信される制御シグナリング（ｃｏｎｔｒｏｌ  ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）を保護するための暗号化方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下、広帯域無線接続システムで使用される保安副階層（ｓｅｃｕｒｉｔｙ  ｓｕｂｌａｙｅｒ）について簡略に説明する。
【０００３】
保安サービスは、ネットワークデータに対する機密性（Ｃｏｎｆｉｄｅｎｔｉａｌｉｔｙ；Ｓｅｃｕｒｉｔｙ）及び完全性（Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ）を提供する。完全性とは、データ及びネットワーク保安において、認可された人によってのみ特定情報をアクセスまたは変更できることをいう。すなわち、完全性は、メッセージが第３者などにより任意に変更されないように保障することをいう。機密性とは、特定情報を認可された人々にのみ公開するこという。すなわち、機密性は、転送されるデータの内容を完壁に保護して、非認可者が情報の内容にアクセスすることを防止する。
【０００４】
保安副階層は、広帯域無線ネットワークにおける保安、認証及び機密性を提供する。保安副階層は、移動局と基地局間に伝達される媒体アクセス制御プロトコルデータユニット（ＭＡＣ  ＰＤＵ：Ｍｅｄｉｕｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ  Ｄａｔａ  Ｕｎｉｔ）に暗号化機能を適用することができる。これにより、基地局及び移動局は、不正ユーザのサービス盗難攻撃に対する強靭な防御能力を提供することができる。
【０００５】
基地局はネットワーク全般にわたってサービスフローに対する暗号化を行うことで、いかなる権限も無しにデータ転送サービスに接続することを防止する。保安副階層は、認証されたクライアント／サーバー構造のキー管理プロトコルを用いて、基地局が移動局にキー（ｋｅｙ）と関連する情報を分配することを制御する。この場合、キー管理プロトコルにデジタル認証書ベースの移動局装置認証を追加することで、基本的な保安メカニズムの機能をより強化させることができる。
【０００６】
基地局と移動局の間で基本機能交渉が行われる中に、移動局が保安機能を提供しないと認証及びキー交換手順は省略される。また、特定移動局が認証機能を支援しない移動局として登録された場合も、基地局は、移動局の権限が検証されたと見なすことができる。特定移動局で保安機能を支援しないと、該当の移動局にはサービスが提供されないから、キー交換やデータ暗号化機能は行われない。
【０００７】
保安副階層は、カプセル化（ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ）プロトコル及び秘密キー管理（ＰＫＭ：Ｐｒｉｖａｃｙ  Ｋｅｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）プロトコルで構成される。カプセル化プロトコルは、広帯域無線ネットワークにおいてパケットデータの保安のためのプロトコルで、データ暗号化及びデータ認証アルゴリズムのような暗号化スイート（ｃｙｐｔｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｓｕｉｔｅｓ）を表す集合と、このようなアルゴリズムをＭＡＣ  ＰＤＵペイロードに適用させる方法を提供する。ＰＫＭプロトコルは、基地局で移動局にキー関連データを安全に分配する方法を提供するプロトコルである。基地局及び移動局は、ＰＫＭプロトコルを用いてキー関連データを安全に分配する方法を提供することができる。キー管理プロトコルを用いると、移動局と基地局の間にキー関連データを共有することができ、基地局ではネットワークアクセスを制御することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、広帯域無線接続システムで行われる認可手順（Ａｕｔｈｏｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｐｈａｓｅ）の後に、移動局と基地局の間に交換される制御シグナリングを選択的に保護する方法に関するものである。
【０００９】
広帯域無線接続システムでは、一般に、メッセージ認証コードを用いて制御シグナリング（制御信号）に対する保安を提供する。しかし、メッセージ認証コードのみを使用すると、制御信号に対する完全性（Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ）は保障できるが、メッセージが透明に転送されるから、制御信号に対する機密性（Ｃｏｎｆｉｄｅｎｔｉａｌｉｔｙ）が保障できないという問題点があった。
【００１０】
本発明は、上記の問題点を解決するために案出されたもので、その目的は、移動局と基地局の間に交換されるデータ及び制御信号に対する効果的な保護方法を提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、ＭＡＣメッセージ認証コード以外の追加的な保護無しに、転送される制御信号に対する保安上の脆弱点を解決する方法を提供することにある。
【００１２】
本発明のさらに他の目的は、移動局または基地局は、認可手順が終わった後に、制御信号を保護するための新しい制御信号暗号化キーを定義し、また、制御信号暗号化キーを用いて制御信号を選択的に暗号化して交換することによって、制御信号に対する機密性を保障する方法を提供することにある。
【００１３】
本発明のさらに他の目的は、移動局または基地局は、認可手順が終わった後に、制御信号の保護のための既に定義されたキー（ＴＥＫ）を使用し、また、ＴＥＫを用いて制御信号を選択的に暗号化して交換することによって、制御信号に対する機密性を保障する方法を提供することにある。
【００１４】
本発明のさらに他の目的は、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）ヘッダに定義された暗号化制御フィールド（ＥＣ、ＥＫＳ等）を用いて制御信号を選択的に保護する方法を提供することにある。
【００１５】
本発明のさらに他の目的は、暗号化制御フィールド及び／またはフロー識別子を用いて制御信号を選択的に保護する方法を提供することにある。
【００１６】
本発明のさらに他の目的は、制御信号の一つとして管理メッセージに含まれるヘッダに定義された暗号化制御フィールドを用いて管理メッセージを選択的に保護する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本文書は、無線接続システムで移動局と基地局間に送受信される制御シグナリング（ｃｏｎｔｒｏｌ  ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）を保護する方法を開示する。
【００１８】
本発明の第１様態として、制御信号を暗号化する方法は、加入者移動局から制御信号を暗号化するための制御信号暗号化キーを要請するメッセージを受信する段階と、制御信号暗号化キーを含む応答メッセージを加入者移動局に転送する段階と、制御信号暗号化キーを用いて制御信号を暗号化する段階と、を含むことができる。
【００１９】
また、前記方法は、前記要請メッセージを受信する段階以前に、加入者移動局と認可手順を行う段階と、認可手順によって前記加入者移動局に対する認証キーを生成し、認証キーを用いてキー暗号化キー及びグループキー暗号化キーを生成する段階と、をさらに含むことができる。
【００２０】
また、前記方法において、前記制御信号暗号化キーは、認証キーを用いて生成され、制御信号暗号化キーは、キー暗号化キーを用いて暗号化されることができる。
【００２１】
また、前記方法は、マルチキャスト及びブロードキャスト制御信号を暗号化するためのグループ制御信号暗号化キーを含むメッセージを放送する段階をさらに含むことができる。ここで、グループ制御信号暗号化キーは、認証キーを用いて生成され、グループ制御信号暗号化キーは、グループキー暗号化キーを用いて暗号化することができる。
【００２２】
また、前記方法において、前記制御信号を暗号化する段階は、制御信号のペイロードを制御信号暗号化キーを用いて暗号化する第一の段階、及び暗号化されたペイロードとヘッダに対するメッセージ完全性コードあるいは完全性確認値（ＩＣＶ：Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ  Ｃｈｅｃｋ  Ｖａｌｕｅ）を付加する第二の段階をさらに含むことができる。
【００２３】
また、前記制御信号を暗号化する段階は、暗号化されたペイロードに対するメッセージ完全性コードあるいは完全性確認値（ＩＣＶ：Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ  Ｃｈｅｃｋ  Ｖａｌｕｅ）を付加する第一の段階と、制御信号のペイロードを制御信号暗号化キーを用いて暗号化する第二の段階をさらに含むことができる。
【００２４】
本発明の第２様態として、制御信号を復号化する方法は、基地局で制御信号を復号化するのに必要な制御信号暗号化キーを獲得するための要請メッセージを転送する段階と、制御信号暗号化キーを含む応答メッセージを受信する段階と、制御信号暗号化キーで暗号化された制御信号を受信する段階と、制御信号を制御信号暗号化キーで復号化する段階と、を含むことができる。
【００２５】
また、前記第２様態で、前記要請メッセージを転送する段階以前に、前記基地局と認可手順を行う段階をさらに含むことができる。ここで、制御信号暗号化キーは、認可手順によって生成された認証キーを用いて生成され、認証キーを用いて生成されたキー暗号化キーを用いて暗号化されることが好ましい。
【００２６】
本発明の第３様態として、選択的に制御信号を暗号化する方法は、移動局で支援する第１保安交渉パラメータを含む第１メッセージを基地局に転送する段階と、基地局で支援する第２保安交渉パラメータを含む第２メッセージを受信する段階と、基地局から第２保安交渉パラメータによって選択的に暗号化された制御信号を受信する段階と、を含むことができる。ここで、制御信号のヘッダには、制御信号が暗号化されるか否かを表す指示情報を含まれることができる。
【００２７】
上記の本発明の第３様態において、指示情報は、制御信号が暗号化されるか否かを表す暗号化制御（ＥＣ）フィールドを含むことができる。また、指示情報は、制御信号の暗号化度合いまたは制御信号の機密性保護及び完全性保護の順序を表す暗号化キーシーケンス（ＥＫＳ）をさらに含むことができる。
【００２８】
上記の本発明の第３様態において、第１保安交渉パラメータは、移動局で支援可能な第１制御メッセージ機密性モードフィールドを含み、第２保安交渉パラメータは、移動局及び基地局で支援可能な第２制御メッセージ機密性モードフィールドを含むことができる。
【００２９】
上記本発明の第３様態は、移動局が基地局と認可手順を行う段階をさらに含むことができる。ここで、選択的に暗号化された制御信号は認可手順が行われた後に転送されることができる。すなわち、制御信号に対する機密性は、認可手順が終了した後、その結果として生成されたＴＥＫを用いて具現可能である。ここで、選択的に暗号化された制御信号は、ＩＣＶ（Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ  Ｃｈｅｃｋ  Ｖａｌｕｅ）、ＣＭＡＣ（Ｃｉｐｈｅｒ  ＭＡＣ）及びＨＭＡＣ（Ｈａｓｈｅｄ  ＭＡＣ）のうち一つ以上を用いて完全性が保護された制御信号であると好ましい。
【００３０】
本発明の第４様態として、選択的に制御信号を暗号化する方法は、移動局で支援する第１保安交渉パラメータを含む第１メッセージを移動局から受信する段階と、移動局で第２保安交渉パラメータを含む第２メッセージを転送する段階と、第２保安交渉パラメータによって制御信号を選択的に暗号化する段階と、選択的に暗号化された制御信号を移動局に転送する段階と、を含むことができる。この時、制御信号のヘッダには制御信号が暗号化されるか否かを表す指示情報が含まれることができる。
【００３１】
上記の本発明の第４様態で、指示情報は、制御信号が暗号化されるか否かを表す暗号化制御（ＥＣ）フィールドを含むことができる。ここで、指示情報は、制御信号の暗号化度合いまたは制御信号の機密性保護及び完全性保護の順序を表す暗号化キーシーケンス（ＥＫＳ）をさらに含むことができる。
【００３２】
上記の本発明の第４様態において、第１保安交渉パラメータは、移動局で支援可能な第１制御メッセージ機密性モードフィールドを含み、第２保安交渉パラメータは、移動局及び基地局で支援可能な第２制御メッセージ機密性モードフィールドを含むことができる。
【００３３】
上記の本発明の第４様態は、基地局と認可手順を行う段階をさらに含むことができる。ここで、選択的に暗号化された制御信号は、認可手順が行われた後に転送されることができる。すなわち、制御信号に対する機密性は、認可手順が終了した後、その結果として生成されたＴＥＫを用いて具現可能である。選択的に暗号化された制御信号は、ＩＣＶ、ＣＭＡＣ及びＨＭＡＣのうち一つ以上を用いて完全性が保護された制御信号であると好ましい。また、制御信号は、ＡＥＳ−ＣＣＭアルゴリズムまたはＡＥＳ−ＣＴＲアルゴリズムを用いて選択的に暗号化することができる。
（項目１）
制御信号を暗号化する方法であって、
加入者移動局から前記制御信号を暗号化するための制御信号暗号化キーを要請するメッセージを受信する段階と、
前記制御信号暗号化キーを含む応答メッセージを前記加入者移動局に転送する段階と、
前記制御信号暗号化キーを用いて前記制御信号を暗号化する段階と、
を含む、制御信号の暗号化方法。
（項目２）
前記要請メッセージを受信する段階の前に、
前記加入者移動局と認可手順を行う段階と、
前記認可手順によって前記加入者移動局に対する認証キーを生成し、前記認証キーを用いてキー暗号化キーまたはグループキー暗号化キーのうち一つ以上を生成する段階と、
をさらに含む、項目１に記載の制御信号の暗号化方法。
（項目３）
前記制御信号暗号化キーは、前記認証キーを用いて生成され、
前記制御信号暗号化キーは、前記キー暗号化キーを用いて暗号化されることを特徴とする、項目２に記載の制御信号の暗号化方法。
（項目４）
マルチキャスト及びブロードキャスト制御信号を暗号化するためのグループ制御信号暗号化キーを含むメッセージを放送する段階をさらに含む、項目２に記載の制御信号の暗号化方法。
（項目５）
前記グループ制御信号暗号化キーは、前記認証キーを用いて生成され、前記グループ制御信号暗号化キーは、前記グループキー暗号化キーを用いて暗号化される、項目４に記載の制御信号の暗号化方法。
（項目６）
前記制御信号を暗号化する段階は、
前記制御信号のペイロードを前記制御信号暗号化キーを用いて暗号化する段階と、
暗号化された前記ペイロードをハッシュする段階と、
暗号化された前記ペイロードに対するメッセージ認証コードを付加する段階と、
をさらに含む、項目３に記載の制御信号の暗号化方法。
（項目７）
前記メッセージ暗号化コードは、暗号化されたメッセージ認証コード及びハッシュされた暗号化されたメッセージ認証コードのうち一つである、項目６に記載の制御信号の暗号化方法。
（項目８）
前記制御信号を暗号化する段階は、
前記制御信号のペイロードに対するメッセージ認証コードを付加する段階と、
前記制御信号のペイロードをハッシュする段階と、
前記メッセージ認証コードの付加された前記ペイロードを、前記制御信号暗号化キーを用いて暗号化する段階と、
をさらに含む、項目３に記載の制御信号の暗号化方法。
（項目９）
前記メッセージ暗号化コードは、暗号化されたメッセージ認証コード及びハッシュされた暗号化されたメッセージ認証コードのうち一つである、項目８に記載の制御信号の暗号化方法。
（項目１０）
選択的に制御信号を暗号化する方法であって、
移動局で支援する第１保安交渉パラメータを含む第１メッセージを基地局に転送する段階と、
前記基地局で支援する第２保安交渉パラメータを含む第２メッセージを受信する段階と、
前記基地局から前記第２保安交渉パラメータによって選択的に暗号化された前記制御信号を受信する段階と、
を含み、
前記制御信号のヘッダには、前記制御信号が暗号化されるか否かを表す指示情報が含まれる、制御信号の暗号化方法。
（項目１１）
前記指示情報は、前記制御信号が暗号化されるか否かを表す暗号化制御（ＥＣ）フィールドを含むことを特徴とする、項目１０に記載の制御信号の暗号化方法。
（項目１２）
前記指示情報は、前記制御信号の暗号化度合いまたは前記制御信号の機密性保護及び完全性保護の順序を表す暗号化キーシーケンス（ＥＫＳ）をさらに含む、項目１１に記載の制御信号の暗号化方法。
（項目１３）
前記第１保安交渉パラメータは、前記移動局で支援可能な第１メッセージ機密性モードフィールドを含み、
前記第２保安交渉パラメータは、前記移動局及び前記基地局で支援可能な第２メッセージ機密性モードフィールドを含む、項目１０に記載の制御信号の暗号化方法。
（項目１４）
前記基地局と認可手順を行う段階をさらに含み、
前記選択的に暗号化された制御信号は、前記認可手順が行われた後に転送される、項目１３に記載の制御信号の暗号化方法。
（項目１５）
前記選択的に暗号化された制御信号は、ＩＣＶ（Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ  Ｃｈｅｃｋ  Ｖａｌｕｅ）、ＣＭＡＣ（Ｃｉｐｈｅｒ  ＭＡＣ）及びＨＭＡＣ（Ｈａｓｈｅｄ  ＭＡＣ）のうち一つ以上を用いて完全性が保護された制御信号であることを特徴とする、項目１４に記載の制御信号の暗号化方法。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば下記の効果が得られる。
【００３５】
第一、本発明によれば、データ及び制御信号に対する保安を效果的に提供することができる。
【００３６】
第二、ＭＡＣメッセージ認証コード以外の追加的な保安キーを生成したり既に定義されたＴＥＫを用いて制御シグナリングを暗号化することで、移動局と基地局間の保安上機密性を保障することができる。
【００３７】
第三、本発明によれば、制御信号の隠匿性が損なわれる保安上の脆弱点を防止することができ、制御シグナリングデータを安全に転送することができる。
【００３８】
制御信号は、移動局と基地局の間に様々な情報を共有できるようにするもので、これに対する保護を必ず提供しなければならない。本発明は、このための解決策を提示することによって、制御信号が露出されることによって発生する保安上の脅威を遮断することができる。
【００３９】
第四、全ての制御信号ではなく選択された制御信号のみを暗号化することによって、全ての制御信号を暗号化する場合に比べて、全体ネットワークに加えられる過度な負荷を軽減させることができる。
【００４０】
第五、選択的な制御信号暗号化によって制御信号が透明に転送され、隠匿性が損なわれる保安上の脆弱点を防止することができる。また、選択的に暗号化された制御信号が安全に転送されることができる。
【００４１】
選択的に制御信号を暗号化することによって、制御信号が悪意の第３者に露出される保安上脅威を遮断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】認可手順以降に、移動局と基地局間の制御シグナリングを交換する過程を示す図である。
【図２】共有秘密値を使用するＨＭＡＣ認証機能の一例を示す図である。
【図３】ＲＦＣ  ２１０４の標準ＨＭＡＣ認証過程を示す図である。
【図４】ＣＭＡＣの生成手順の一例を示す図である。
【図５】本発明の第１実施例として、ＣＳＥＫを用いて暗号化された制御信号を転送する過程を示す図である。
【図６】本発明の第１実施例として、ＧＣＳＥＫを用いて暗号化された制御信号を転送する過程を示す図である。
【図７】本発明の実施例で適用されうるＣＳＥＫを用いた暗号化方法を示す図である。
【図８】本発明の第２実施例として、選択的な制御信号の暗号化方法の一例を示す図である。
【図９】本発明の第２実施例として、選択的な制御信号の暗号化方法の他の例を示す図である。
【図１０】本発明の第２実施例として、選択的な制御信号の暗号化方法のさらに他の例を示す図である。
【図１１】本発明の第２実施例として、遊休モード移動局が位置更新時に選択的な制御信号の暗号化方法を交渉する方法を示す図である。
【図１２】本発明の第２実施例として、制御信号を選択的に暗号化する方法の一例を示す図である。
【図１３】本発明の第２実施例として、制御信号を選択的に暗号化する方法の他の例を示す図である。
【図１４】本発明の第２実施例として、制御信号を選択的に暗号化する方法のさらに他の例を示す図である。
【図１５】本発明の第２実施例として、制御信号を選択的に暗号化する方法のさらに他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
本発明は、上記の技術的課題を解決するためのもので、無線接続システムで移動局と基地局間に送受信される制御シグナリング（ｃｏｎｔｒｏｌ  ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）を選択的に保護する方法を提供する。
【００４４】
下記の実施例は、本発明の構成要素及び特徴を所定の形態で結合したものである。各構成要素または特徴は、別の明示的な言及がない限り、選択的なものとして考慮することができる。各構成要素または特徴は、他の構成要素や特徴と結合しない形態で実施することもできる。また、一部の構成要素及び／または特徴を結合して本発明の実施例を構成することができる。本発明の実施例で説明される動作の順序は変更可能である。ある実施例の一部構成や特徴は、他の実施例に含まれることもでき、他の実施例の対応する構成または特徴に取って代わることもできる。
【００４５】
本明細書において、本発明の実施例は、基地局と移動局間のデータ送受信関係を中心に説明された。ここで、基地局は、移動局と直接的に通信を行うネットワークの終端ノード（ｔｅｒｍｉｎａｌ  ｎｏｄｅ）の意味を有する。本文書で、基地局により行われると説明された特定動作は、場合によっては、基地局の上位ノード（ｕｐｐｅｒ  ｎｏｄｅ）により行われることもできる。
【００４６】
すなわち、基地局を含む多数のネットワークノード（ｎｅｔｗｏｒｋ  ｎｏｄｅｓ）からなるネットワークにおいて移動局との通信のために行われる種々の動作は、基地局または基地局以外の別のネットワークノードにより行われうることは明らかである。‘基地局’は、固定局（ｆｉｘｅｄ  ｓｔａｔｉｏｎ）、Ｎｏｄｅ  Ｂ、ｅＮｏｄｅ  Ｂ（ｅＮＢ）、アクセスポイント（ａｃｃｅｓｓ  ｐｏｉｎｔ）などの用語に代替可能である。また、‘移動局’は、ＵＥ（Ｕｓｅｒ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）、ＭＳ（Ｍｏｂｉｌｅ  Ｓｔａｔｉｏｎ）、ＭＳＳ（Ｍｏｂｉｌｅ  Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｓｔａｔｉｏｎ）などの用語に代替可能である。
【００４７】
また、本発明の実施例は様々な手段を通じて具現することができる。例えば、本発明の実施例は、ハードウェア、ファームウェア（ｆｉｒｍｗａｒｅ）、ソフトウェアまたはそれらの結合などにより具現することができる。
【００４８】
ハードウェアによる具現の場合、本発明の実施例に係る方法は、一つまたはそれ以上のＡＳＩＣｓ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔｓ）、ＤＳＰｓ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｓｉｇｎａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｏｒｓ）、ＤＳＰＤｓ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｓｉｇｎａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅｓ）、ＰＬＤｓ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｌｏｇｉｃ  ｄｅｖｉｃｅｓ）、ＦＰＧＡｓ（ｆｉｅｌｄ  ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｇａｔｅ  ａｒｒａｙｓ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサなどにより具現することができる。
【００４９】
ファームウェアやソフトウェアによる具現の場合、本発明の実施例に係る方法は、以上で説明された機能または動作を行うモジュール、手順または関数などの形態で具現することができる。ソフトウェアコードはメモリーユニットに記憶されてプロセッサにより駆動されることができる。メモリーユニットは、プロセッサの内部または外部に設けられて、既に公知の様々な手段によりプロセッサとデータを交換することができる。
【００５０】
以下の説明で使われる特定用語は、本発明の理解を助けるために提供されたものであり、このような特定用語の使用は、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で別の形態に変更することもできる。例えば、本発明の実施例で使用される制御信号は、制御メッセージ、管理メッセージ、ＭＡＣ制御メッセージまたはＭＡＣ管理メッセージなどの用語にすることもできる。
【００５１】
また、添付の図面は、本発明の技術的思想の一例を示すもので、本発明の技術的思想を示す上で必要な重要段階または過程を含んでいる。ただし、添付の図面において副次的な段階または過程は、本発明の技術的特徴を明確にさせ且つ本発明の技術的思想を歪曲しない範囲で省略した。
【００５２】
広帯域無線接続システムで、基地局及び移動局間の認可手順が成功的に完了すると、基地局及び移動局は、認可キー（ＡＫ：Ａｕｔｈｏｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｋｅｙ）を共有することができる。基地局及び移動局は、認可キーを用いて制御信号メッセージの偽／変造有無を識別し、完全性を保障するためのＣＭＡＣ（Ｃｉｐｈｅｒｂａｓｅｄ  ＭＡＣ）／ＨＭＡＣ（Ｈａｓｈｅｄ  ＭＡＣ）キーを生成することができる。
【００５３】
移動局は、ＣＭＡＣ／ＨＭＡＣキーを用いて基地局間で交換される制御シグナリングに対するメッセージ認証コード（ＭＡＣ：Ｍｅｓｓａｇｅ  Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ  Ｃｏｄｅ）を計算することができる。また、移動局は、ＣＭＡＣ／ＨＭＡＣキーを用いてメッセージの偽／変造有無を判断することができる。これにより、メッセージに対する完全性（Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ）を保障することができる。
【００５４】
例えば、ＣＭＡＣ／ＨＭＡＣキーを用いて生成されたメッセージ認証コード（ＭＡＣ）は、移動局と基地局間に交換されるそれぞれの制御シグナリングに付加することができる。
【００５５】
図１は、初期レンジング手順以降に、移動局と基地局間の制御シグナリングを交換する過程を示す図である。
【００５６】
図１を参照すると、加入者移動局（ＳＳ：Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅ  Ｓｔａｔｉｏｎ）は、認可手順が完了した後、初期ＭＮＧ連結識別子を含む登録要請（ＲＥＧ−ＲＥＱ）メッセージを基地局（ＢＳ：Ｂａｓｅ  Ｓｔａｔｉｏｎ）に転送する（Ｓ１０１）。
【００５７】
基地局は、第１ＭＮＧ連結識別子（ｐｒｉｍａｒｙ  ＭＮＧ  ＣＩＤ）及び第２ＭＮＧ連結識別子（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  ＭＮＧ  ＣＩＤ）を含む登録応答（ＲＥＧ−ＲＳＰ）メッセージを移動局に転送する（Ｓ１０２）。
【００５８】
移動局は、基地局から構成ファイルを成功的に受信すると、ＴＦＴＰ−ＣＰＬＴ（ｃｏｎｆｉｇ  Ｆｉｌｅ  ＴＦＴＰ  ｃｏｍｐｌｅｔｅ）メッセージを基地局に転送する。ＴＦＴＰ−ＣＰＬＴメッセージは、移動局が初期化を完了してサービスを受信する準備ができている旨を基地局に知らせるために使用される（Ｓ１０３）。
【００５９】
基地局は、ＴＦＴＰ−ＣＰＬＴメッセージに対する応答として移動局にＴＦＴＰ−ＲＳＰメッセージを転送する（Ｓ１０４）。
【００６０】
移動局は基地局からサービスを受信し、基地局と通信を行う。
【００６１】
移動局は基地局に、第１ＭＮＧ、ＳＦＩＤ（Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ｆｌｏｗ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）及び連結識別子（ＣＩＤ：Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ  ＩＤｅｎｔｉｆｉｅｒ）を含むＤＳｘ−ＲＥＱメッセージを転送する（Ｓ１０５）。
【００６２】
基地局は、第１ＭＮＧ及びサービスフローパラメータを含むＤＳｘ−ＲＳＰメッセージを移動局に転送する（Ｓ１０６）。
【００６３】
移動局は、ＤＳｘ−ＲＳＰメッセージに対する正常受信を知らせるために、第１ＭＮＧ及びサービスフローパラメータを含むＤＳｘ−ＡＣＫメッセージを転送する（Ｓ１０７）。
【００６４】
図１を参照すると、移動局と基地局間に交換される制御信号は、ＨＭＡＣ／ＣＭＡＣによってメッセージ完全性が保証される。しかし、ＨＭＡＣ／ＣＭＡＣの使用は、メッセージの変造及び偽造の判断は可能であるが、メッセージに対する機密性は提供しないため、メッセージに対する隠匿機能は保障されない。
【００６５】
図２は、共有秘密値を使用するＨＭＡＣ認証機能の一例を示す図である。
【００６６】
ＨＭＡＣダイジェスト属性（ＨＭＡＣ−Ｄｉｇｅｓｔ  Ａｔｔｒｉｂｕｔｅ）及びＨＭＡＣ  Ｔｕｐｌｅ中に含まれるキーを用いたハッシュ（Ｋｅｙｅｄ  Ｈａｓｈ）は、ＳＨＡ−１（または、ＦＩＰＳ  １８０−１）である。すなわち、移動局及び基地局は、保安ハッシュアルゴリズム（Ｓｅｃｕｒｅ  Ｈａｓｈ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）によるＨＭＡＣを使用する。ＨＭＡＣ（Ｈａｓｈｅｄ  ＭＡＣ）は、ハッシュされた結果値を暗号化した値またはメッセージに共有秘密キー（ｓｅｃｒｅｔ  ｖａｌｕｅ  ｋｅｙ）を付加し、これをハッシュした値をメッセージに付加して転送する。したがって、メッセージ認証の他に、双方間に同一のキーがあることを確認することによってユーザ認証も支援することができる。
【００６７】
図２を参照すると、ＲＦＣ  ２１０４では、共有秘密値をメッセージに付加した後、これに対してハッシュを行うことができる。すなわち、共有秘密キーから派生した秘密値をメッセージに添付した後、この結果としてのハッシュ値をメッセージに付加して転送することによって保安性と処理速度の両方を向上させることができる。
【００６８】
図３は、ＲＦＣ  ２１０４の標準ＨＭＡＣ認証過程を示す図である。
【００６９】
図３を参照すると、標準ＨＭＡＣは、メッセージと秘密キーに対して２回にわたるハッシュ過程を行う。１番目のハッシュ過程は、次の通りである。まず、転送するメッセージＭを、任意のｂビット単位に分割する。そして、共有秘密キーＫの長さがｂビットになるように、所定個数のビット‘０’を追加した共有秘密キーＫ＋を生成する。その後、‘ｉｐａｄ（−００１１０１１０）’値とＥＸＯＲ（Ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ  ＯＲ）した結果（Ｓ０）と共にハッシュしたＨ（Ｍ｜｜Ｓ０）を求める。
【００７０】
２番目のハッシュ過程は、次の通りである。まず、１番目のハッシュ結果値を、‘ｏｐａｄ（０１０１１０１０）’値と共有秘密キーＫ＋のＥＸＯＲ結果値であるＳ１に対するハッシュを行って、最終的なＨＭＡＣコードであるＨ（Ｈ（Ｍ｜｜Ｓ０）｜｜Ｓ１）値を得る。
【００７１】
送信側で２回にわたるハッシュ結果をメッセージに付加して転送すると、受信側では、同一の方法で計算した結果と比較してメッセージ及びユーザ認証を行うことができる。
【００７２】
一方、ＣＭＡＣダイジェスト属性（ＣＭＡＣ  Ｄｉｇｅｓｔ  Ａｔｔｒｉｂｕｔｅ）とＣＭＡＣ  Ｔｕｐｌｅに含まれるキーを用いたハッシュ（Ｋｅｙｅｄ  Ｈａｓｈ）は、ＡＥＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ  Ｓｔａｎｄａｒｄ）のＣＭＡＣアルゴリズムを用いる。ＣＭＡＣダイジェストの計算は、認証キー識別子（ＡＫＩＤ：Ａｕｔｈｏｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｋｅｙ  ＩＤ）、ＣＭＡＣ＿ＰＮ（Ｕｎｓｉｇｎｅｄ  ３２Ｂｉｔ  Ｎｕｍｂｅｒ）メッセージの転送と関連した１６ビットＣＩＤ、１６ビットの‘０’詰め（Ｐａｄｄｉｎｇ）及びＭＡＣ管理メッセージ（ＭＡＣ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｍｅｓｓａｇｅ）で構成されたフィールドを含む。ＣＭＡＣダイジェスト（ＣＭＡＣ  Ｄｉｇｅｓｔ）のＬＳＢｓは、６４ビット長のダイジェストを生成するために切り詰める。
【００７３】
図４は、ＣＭＡＣの生成手順の一例を示す図である。
【００７４】
図４を参照すると、ＣＭＡＣは、認証キー識別子（ＡＫＩＤ）にＣＭＡＣ＿ＰＮ、ＣＩＤ、１６ビットの‘０’詰め（１６ｂｉｔ  Ｚｅｒｏ  Ｐａｄｄｉｎｇ）及びＭＡＣ管理メッセージ（ＭＡＣ＿Ｍｇｍｔ＿Ｍｓｇ）を付加してＣＭＡＣキー（ＣＭＡＣ＿Ｋｅｙ）と一緒にハッシュして生成される。以降、ハッシュされたＣＭＡＣの所定部分を切り詰めて（ｔｒｕｎｃａｔｅ）、ＣＭＡＣ値を求めることができる。
【００７５】
図１乃至図４を参照すると、認可手順以降に、移動局と基地局間に交換される制御信号に対する隠匿保護は行われない。制御信号に単にＣＭＡＣ／ＨＭＡＣのみ付加されて転送されるため、保安上の脆弱点とされ、将来提供される様々なサービスに対する保安上脅威につながることがある。そこで、本発明の実施例は、移動局とネットワーク間に交換される制御信号を選択的に暗号化して機密性を維持する方法（すなわち、外部に露出しない方法）を提供する。
【００７６】
＜新しい暗号化キーを用いた制御信号の暗号化方法＞
データ機密性とは、データを非認可された露出から保護することを意味する。機密性は、データ暗号化によって保障されることができる。暗号化とは、送受信者間に交換されるデータを、第３者が識別出できない形態に変換することを意味し、暗号化を行うには、暗号化アルゴリズム及び暗号化キーが必要とされる。
【００７７】
本発明の実施例では、移動局と基地局間に交換される制御シグナリングに対してメッセージ認証コードを追加することによってデータ完全性を考慮する他、制御シグナリングが露出されることを防止するためのデータ機密性を保障する方法について開示する。また、無線接続ネットワークに大きい負荷を招かない暗号化方法を提案する。したがって、本発明では、認可手順が終了した後に、移動局と基地局が制御シグナリングの暗号化のための別のキーを生成及び使用することによって、制御シグナリングの機密性が損なわれることを防止するための方法を開示する。
【００７８】
以下では、移動局及び基地局が別の追加的なキーを生成し、追加的なキーを用いて制御信号を暗号化し交換する方法について説明する。
【００７９】
基地局は、移動局との認可手順によって認可キー（Ａｕｔｈｏｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｋｅｙ）を生成した後、認可キーを用いて制御信号暗号化キー（ＣＳＥＫ：Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ  Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ  Ｋｅｙ）を生成し、ＣＳＥＫを用いて制御シグナリングを暗号化することができる。本発明で提案する制御シグナリングに対する暗号化は、認可手順が終わった以降から有効である。したがって、メッセージ認証コード付加によるメッセージ完全性保障と共に、より安全な通信を行うことができるようにする。
【００８０】
本発明の実施例では、認可手順以降の制御シグナリングに対する機密性を保障するためにＴＥＫあるいはＣＳＥＫを使用する。例えば、無線接続システムの一つであるＩＥＥＥ  ８０２．１６においてＰＫＭ属性タイプ（ＰＫＭ  Ａｔｔｒｉｂｕｔｅ  Ｔｙｐｅ）に既に定義されたＴＥＫを使用したり、あるいはＰＫＭ属性タイプにＣＳＥＫのためのタイプと属性値を新しく定義することができる。もちろん、別の無線接続システムでも保安のためのパラメータに、本発明で開示する保安キーを適用することができる。
【００８１】
下記の表１は、本発明の実施例で使用できるＰＫＭ属性リストの一例を表す。
【００８２】
【表１】
0005480890.tif 000002
下記の表２は、本発明の実施例で使用できるＣＳＥＫ属性フォーマットの一例を表す。
【００８３】
【表２】
0005480890.tif 000003
下記の表３は、本発明の実施例で使用できるＣＳＥＫ暗号化アルゴリズム識別子の一例を表す。
【００８４】
【表３】
0005480890.tif 000004
表１乃至表３を参照すると、ＣＳＥＫ属性は、認可手順の結果として生成された認証キー（ＡＫ）から導かれたキー暗号化キー（ＫＥＫ：Ｋｅｙ  Ｅｎｃｒｙ  ｐｔｉｏｎＫｅｙ）により暗号化されたＣＳＥＫ暗号化キーを含む。ＣＳＥＫ暗号化アルゴリズムは、セキュリティアソシエーション（ＳＡ：Ｓｅｃｕｒｉｔｙ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）に存在するＣＳＥＫ暗号化アルゴリズム識別子が０ｘ０１であれば、ＣＳＥＫの長さは８であり、ＣＳＥＫは、ＴＥＫ暗号化手順のように、ＥＤＥモードで３ＤＥＳにより暗号化される。一方、ＳＡに存在するＣＳＥＫ暗号化アルゴリズム識別子が０ｘ０３であれば、ＣＳＥＫの長さは１６であり、ＣＳＥＫは、ＴＥＫ暗号化手順のように、ＥＣＢモードでＡＥＳにより暗号化される。ＳＡに存在するＣＳＥＫ暗号化アルゴリズム識別子が０ｘ０４であれば、ＣＳＥＫの長さは２４であり、ＣＳＥＫは、ＡＥＳキーラップ（ＣＳＥＫ  ＡＥＳ  Ｋｅｙ  Ｗｒａｐ）アルゴリズムを用いて暗号化することができる。
【００８５】
下記の表４は、本発明の実施例で使用できるＣＳＥＫパラメータフォーマットの一例を表す。
【００８６】
【表４】
0005480890.tif 000005
下記の表５は、本発明の実施例で使用できるＣＳＥＫパラメータ副属性の一例を表す。
【００８７】
【表５】
0005480890.tif 000006
表５を参照すると、ＣＳＥＫフィールドは、ＣＳＥＫ暗号化アルゴリズムを用いて暗号化され、ＧＣＳＥＫは、ＧＫＥＫを用いて暗号化されることを表す。また、キー有効時間（Ｋｅｙ−Ｌｉｆｅｔｉｍｅ）フィールドは、ＣＳＥＫが存続する時間を表し、キーシーケンス番号フィールドは、ＣＳＥＫシーケンス番号を表し、連係ＧＫＥＫシーケンス番号フィールドは、ＣＳＥＫパラメータと関連したＧＫＥＫのシーケンス番号を表す。
【００８８】
下記の表６は、本発明の実施例で使用できるＣＳＥＫの有効時間フィールドフォーマットの一例を表す。
【００８９】
【表６】
0005480890.tif 000007
表４乃至表６を参照すると、ＣＳＥＫパラメータ属性（ＣＳＥＫ−Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ  Ａｔｔｒｉｂｕｔｅ）は、複合的属性（Ｃｏｍｐｏｕｎｄ  Ａｔｔｒｉｂｕｔｅ）であり、一連の副属性（Ｓｕｂ−Ａｔｔｒｉｂｕｔｅ）で構成される。これら副属性は、特定ＳＡＩＤのＣＳＥＫ生成と関連した全ての保安パラメータ（Ｓｅｃｕｒｉｔｙ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒ）を表す。
【００９０】
ここで、ＧＣＳＥＫは、マルチキャスト／ブロードキャスト制御信号のためのＣＳＥＫを意味する。すなわち、ＧＣＳＥＫ（Ｇｒｏｕｐ  ＣＳＥＫ）及びＧＫＥＫは、マルチキャスト／ブロードキャスト制御信号を暗号化するのに用いることができる。
【００９１】
一方、ＣＢＣ−ＩＶ属性は、セキュリティアソシエーションサイファスイート（ＳＡ  Ｃｉｐｈｅｒ  ｓｕｉｔｅ）の制御信号暗号化アルゴリズム識別子が０ｘ０１（ＢＣモードのＤＥＳ）及び０ｘ０３（ＣＢＣモードのＡＥＳ）である場合に必要とされる。しかし、ＣＢＣ−ＩＶ属性は、ＳＡサイファスイートの制御信号暗号化アルゴリズム識別子が０ｘ０２（ＡＥＳ）である場合には不要とされる。
【００９２】
下記の表７は、本発明の実施例に適用できる新しい暗号スイート（Ｃｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｓｕｉｔｅｓ）値の一例を表す。
【００９３】
【表７】
0005480890.tif 000008
下記の表８は、本発明の実施例で許容される暗号スイート値の一例を表す。
【００９４】
【表８】
0005480890.tif 000009
本発明の実施例で、暗号化による制御信号の交換は、認可手順以降に、選択的に一部制御信号に適用することもでき、全ての制御信号に強制的に適用することもできる。すなわち、システムの要求事項や通信環境に応じて本発明を適用することができる。したがって、本発明は、制御シグナリングに対する機密性を保障して、安全なＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）管理メッセージの伝達を可能にする。
【００９５】
図５は、本発明の第１実施例として、ＣＳＥＫを用いて暗号化された制御信号を転送する過程を示す図である。
【００９６】
移動局（ＳＳ：Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅ  Ｓｔａｔｉｏｎ）が最初に基地局（ＢＳ）に接続する際、基地局と認可手順を行う（Ｓ５０１）。
【００９７】
認可手順を行った後、移動局は、初期化時に、移動局の基本性能を知らせ、基地局の基本性能情報を要請するＳＢＣ−ＲＥＱ（ＳＳ  Ｂａｓｉｃ  Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ  ｒｅｑｕｅｓｔ）メッセージを基地局に転送する（Ｓ５０２）。
【００９８】
Ｓ５０２段階で、ＳＢＣ−ＲＥＱメッセージは、移動局の基本ＣＩＤ及びＴＬＶ形態のパラメータを含んでいる。ＴＬＶパラメータは、ＭＡＣ  ＰＤＵの構成及び転送能力（Ｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓ  ｆｏｒ  ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｏｆ  ＭＡＣ  ＰＤＵｓ）パラメータ、保安交渉パラメータ（Ｓｅｃｕｒｉｔｙ  Ｎｅｇｏｔｉａｉｔｉｏｎ  ｐａｒａｍｅｔｅｒ）、サービス情報質問（Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｑｕｅｒｙ）パラメータ、訪問ＮＳＰ識別子、ＭＩＨ性能支援パラメータ及びＨＭＡＣ／ＣＭＡＣタプル（Ｔｕｐｌｅ）パラメータなどを含むことができる。
【００９９】
基地局は、ＳＢＣ−ＲＥＱメッセージに対する応答としてＳＢＣ−ＲＳＰメッセージを移動局に転送する（Ｓ５０３）。
【０１００】
ＳＢＣ−ＲＳＰメッセージは、移動局のＣＩＤ及びＴＬＶインコード属性パラメータを含むことができる。ＳＢＣ−ＲＳＰメッセージは、基地局で支援する物理的パラメータ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ  Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ）、帯域幅割当パラメータ（Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ  Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ  Ｓｕｐｐｏｒｔ）、保安交渉パラメータ（Ｓｅｃｕｒｉｔｙ  Ｎｅｇｏｔｉａｉｔｉｏｎ  ｐａｒａｍｅｔｅｒ）及びＨＭＡＣ／ＣＭＡＣタプルパラメータなどを含むことができる。
【０１０１】
移動局及び基地局は、ＳＢＣ−ＲＥＱメッセージ及びＳＢＣ−ＲＳＰメッセージを交換することによって、制御信号の暗号化を交渉することができる。すなわち、ＳＢＣ−ＲＥＱ／ＲＳＰメッセージに含まれた保安交渉パラメータは、制御信号に対する暗号化を支援することができる。
【０１０２】
下記の表９は、Ｓ５０２及びＳ５０３段階で用いられる保安交渉パラメータフォーマットの一例を表す。
【０１０３】
【表９】
0005480890.tif 000010
下記の表１０は、保安交渉パラメータの副属性（ｓｕｂ−ａｔｔｒｉｂｕｔｅ）の一例を表す。
【０１０４】
【表１０】
0005480890.tif 000011
下記の表１１は、修正されたＰＫＭバージョン支援（ＰＫＭ  Ｖｅｒｓｉｏｎ  Ｓｕｐｐｏｒｔ）タイプの一例を表す。
【０１０５】
【表１１】
0005480890.tif 000012
下記の表１２は、メッセージ機密モード（Ｍｅｓｓａｇｅ  ＣｏｎｆｉｄｅｎｔｉａｌｉｔｙＭｏｄｅ）フィールドフォーマットの一例を表す。
【０１０６】
【表１２】
0005480890.tif 000013
表９乃至表１２を参照すると、メッセージ機密モード（Ｍｅｓｓａｇｅ  Ｃｏｎｆｉｄｅｎｔｉａｌｉｔｙ  Ｍｏｄｅ）フィールドは、移動局が支援するメッセージ機密モードを明示する。移動局及び基地局は、どんなメッセージ機密モードを使用するかについて互いに話し合って使用することができる。
【０１０７】
メッセージ機密モードのビット値が０であれば、いかなるメッセージに対する機密性も支援されないことを表し、１であれば、該当のメッセージに対する機密性を支援することを表す。移動局は、少なくとも一つのメッセージ機密モードを支援でき、基地局に支援可能な全てのメッセージ機密モードを、ＳＢＣ−ＲＥＱメッセージを通じて移動局に知らせることができる。すなわち、移動局及び基地局は、ＳＢＣ−ＲＥＱ／ＲＳＰメッセージを交換することによってメッセージ機密モードを交渉することができる。
【０１０８】
再び図５を参照すると、基地局は、認可手順の後に、認証キー（ＡＫ）を生成する（Ｓ５０４）。
【０１０９】
基地局は、Ｓ５０４段階で生成した認証キーを用いてＣＳＥＫを生成することができる。また、基地局は、ＡＫを用いてＫＥＫを生成し、ＫＥＫを用いてＣＳＥＫを暗号化できる（Ｓ５０５）。
【０１１０】
下記の数学式１は、ＣＳＥＫ生成方法の一例を示す。
【０１１１】
【数１】
0005480890.tif 000014
数学式１を参照すると、ＣＳＥＫカウンター（ＣＳＥＫ  Ｃｏｕｎｔｅｒ）は、１６ビットカウンターであり、基地局で新しいＣＳＥＫを生成する度に１ずつ増加する。基地局は、ＣＳＥＫを移動局に転送することができる。ＣＳＥＫは、ユニキャスト（Ｕｎｉｃａｓｔ）形態で移動局に転送されることができる。
【０１１２】
基地局で生成されたＣＳＥＫやＧＣＳＥＫの使用のために、無線接続システム（例えば、ＩＥＥＥ  ８０２．１６ｘｘ）で使用される一般ＭＡＣヘッダ（Ｇｅｎｅｒｉｃ  ＭＡＣ  Ｈｅａｄｅｒ）を、下記の表１３のように修正することができる。
【０１１３】
【表１３】
0005480890.tif 000015
表１３を参照すると、一般ＭＡＣヘッダ（Ｇｅｎｅｒｉｃ  ＭＡＣ  Ｈｅａｄｅｒ）フィールドのうち、ＥＫＳ（Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ  Ｋｅｙ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）フィールドは、データ暗号化のためのＴＥＫ（Ｔｒａｆｆｉｃ  Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ  Ｋｅｙ）、初期化ベクトル（Ｉｎｉｔｉａｌｉｚａｔｉｏｎ  Ｖｅｃｔｏｒ）インデックス及び制御シグナリングに対する暗号化のためのＣＳＥＫ（Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ  Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ  Ｋｅｙ）インデックスを含むことができる。
【０１１４】
再び図５を参照すると、移動局は、ＣＳＥＫを獲得するためにキー要請メッセージ（ＰＫＭｖ２  Ｋｅｙ  Ｒｅｑｕｅｓｔ）を転送し（Ｓ５０６）、基地局は、それに対する応答として、ＣＳＥＫを含むキー応答メッセージ（ＰＫＭｖ２  Ｋｅｙ  Ｒｅｐｌｙ）を移動局に転送する（Ｓ５０７）。
【０１１５】
基地局から移動局に制御信号を転送する必要が発生することもある。このような場合、基地局は制御信号をＣＳＥＫを用いて暗号化することで、制御信号に対する完全性の他に機密性も保障することができる（Ｓ５０８）。
【０１１６】
Ｓ５０８段階で、制御信号はＣＳＥＫを用いて様々に暗号化することができる。
【０１１７】
基地局は、ＣＳＥＫを用いて暗号化した制御シグナル（制御信号）を移動局に転送する（Ｓ５０９）。
【０１１８】
移動局は、Ｓ５０７段階で獲得したＣＳＥＫを用いて、Ｓ５０９段階で受信した制御シグナルを復号化することができる（Ｓ５１０）。
【０１１９】
図６は、本発明の第１実施例として、ＧＣＳＥＫを用いて暗号化された制御信号を転送する過程を示す図である。
【０１２０】
図６は、移動局が基地局の領域に入って基地局との認可手順を行い、ブロードキャスト及びマルチキャスト制御信号をＧＣＳＥＫを用いて暗号化する方法を開示する。本発明の他の実施例は、好ましくは、移動局が基地局からＣＳＥＫを獲得した以降に適用されると良い。
【０１２１】
図６を参照すると、移動局と基地局は認可手順を行い（Ｓ６０１）、基地局では認証キー（ＡＫ）を生成する（Ｓ６０２）。
【０１２２】
その後、ＣＳＥＫを生成し、これを移動局及び基地局で共有する過程は、図５を参照すればいい。
【０１２３】
基地局は、ＡＫを用いてＧＣＳＥＫを生成する。ただし、ＧＣＳＥＫを暗号化する場合には、ＫＥＫではなくＧＫＥＫ（Ｇｒｏｕｐ  Ｋｅｙ  Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ  Ｋｅｙ）を用いる（Ｓ６０３）。
【０１２４】
本発明の他の実施例において、ＧＣＳＥＫは、セル中に存在する移動局に対するブロードキャスト／マルチキャスト制御メッセージに対する機密性を保障するためのものである。したがって、移動局が基地局と初期化手順を行った後に獲得したＣＳＥＫを更新するためにＧＣＳＥＫを用いることができる。
【０１２５】
基地局は、キー応答（ＰＫＭｖ２  Ｋｅｙ  Ｒｅｐｌｙ）メッセージにＧＣＳＥＫを含めて、基地局のセル領域に含まれている移動局にブロードキャスト形態で転送することができる（Ｓ６０４）。
【０１２６】
基地局は、ブロードキャスト／マルチキャスト制御シグナル（制御信号）をＧＣＳＥＫを用いて暗号化することができる（Ｓ６０５）。
【０１２７】
基地局は、ＧＣＳＥＫを用いて暗号化した制御シグナルを移動局に放送でき（Ｓ６０５）、移動局は、Ｓ６０４段階で獲得したＧＣＳＥＫを用いて制御シグナルを復号化することができる。
【０１２８】
図７は、本発明の実施例で適用されうるＣＳＥＫを用いた暗号化方法を示す図である。
【０１２９】
基地局は、認可キーを用いてＣＳＥＫを生成し、ＫＥＫを用いてＣＳＥＫを暗号化することができる。ここで、基地局は、ＣＳＥＫを用いて２通りの形態に制御信号を暗号化することができる。図７で説明する方法は、図５のＳ５０８段階及び図６のＳ６０５段階で使用されることができる。
【０１３０】
制御信号を暗号化する第一の方法は、制御信号のペイロード（Ｐａｙｌｏａｄ）を暗号化した後、これとヘッダに対するＣＭＡＣ／ＨＭＡＣを計算して付加することである。第二の方法は、制御信号とヘッダに対するＣＭＡＣ／ＨＭＡＣを計算して付加した後、ＣＭＡＣ／ＨＭＡＣと制御信号のペイロードを暗号化することである。
【０１３１】
図７（ａ）は、制御信号を暗号化する第一の法を示し、図７（ｂ）は、制御信号を暗号化する第二の方法を示す。制御信号には様々なものがある。ただし、図７では、制御信号をＭＡＣ管理メッセージとして説明する。ＭＡＣ管理メッセージは、ＭＡＣヘッダ（ＭＡＣ  Ｈｅａｄｅｒ）７００及びＭＡＣペイロード（ＭＡＣ  Ｐａｙｌｏａｄ）７２０を含む。
【０１３２】
図７（ａ）を参照すると、まず、基地局は、ＭＡＣ管理メッセージのＭＡＣペイロード７２０をＣＳＥＫで暗号化する。基地局は、暗号化したＭＡＣペイロード７４０とヘッダに対するＣＭＡＣ／ＨＭＡＣ７６０を生成して付加することができる。
【０１３３】
図７（ａ）を用いて暗号化された制御信号を受信した移動局は、まず、ＣＭＡＣ／ＨＭＡＣから制御信号の完全性を検査した後、暗号化された制御信号の復号化を行うことができる。
【０１３４】
図７（ｂ）を参照すると、基地局は、まず、ＭＡＣ管理メッセージに含まれるＭＡＣペイロード７２０とヘッダに対するＣＭＡＣ／ＨＭＡＣ７８０を生成してＭＡＣ管理メッセージに付加する。以降、基地局は、ＭＡＣ管理メッセージのペイロードとＣＭＡＣ／ＨＭＡＣをＣＳＥＫを用いて暗号化することで、暗号化されたＭＡＣペイロード７９０を生成することができる。
【０１３５】
図７（ｂ）を用いて暗号化された制御信号を受信した移動局は、まず、暗号化された制御シグナリングとＣＭＡＣ／ＨＭＡＣ値を復号化した後、制御シグナリングのＣＭＡＣ／ＨＭＡＣ値を検査して、制御シグナリングの完全性を確認することができる。
【０１３６】
本発明の実施例で使用される制御信号の機密性保障を支援するために、関連するＭＡＣメッセージのフォーマットを修正することが好ましい。
【０１３７】
例えば、ハンドオフ（Ｈａｎｄｏｆｆ）のためのＭＯＢ＿ＢＳＨＯ−ＲＥＱメッセージにおいて、ハンドオーバー認証政策支援（ＨＯ＿ａｕｔｈｏｒｉｚａｔｉｏｎ＿ｐｏｌｉｃｙ＿ｓｕｐｐｏｒｔ）パラメータは、制御信号の暗号化のために追加的な情報を含むことが好ましい。
【０１３８】
下記の表１４は、ＭＯＢ＿ＢＳＨＯ−ＲＥＱメッセージフォーマットの一例を表す。
【０１３９】
【表１４】
0005480890.tif 000016
下記の表１５は、制御信号の暗号化を支援するために修正されたＭＯＢ＿ＢＳＨＯ−ＲＥＱメッセージフォーマットの一例を表す。
【０１４０】
【表１５】
0005480890.tif 000017
表１５を参照すると、基地局は、修正されたＭＯＢ＿ＢＳＨＯ−ＲＥＱメッセージに制御プレーンシグナリング保護を支援するための固定的なビット（Ｂｉｔ  ＃８：Ｍａｎｄａｔｏｒｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐｌａｎｅ  Ｓｉｇｎｌａｉｎｇ  Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ  Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ）及び選択的なビット（Ｂｉｔ  ＃９：Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐｌａｎｅ  Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ  Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ  Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ）をさらに含むことがわかる。
【０１４１】
修正されたＭＯＢ＿ＢＳＨＯ−ＲＳＰメッセージに対する応答として、基地局から転送するＭＯＢ＿ＢＳＨＯ−ＲＳＰメッセージにも、表１５と同様に、追加的なビットらが含まれることができる。
【０１４２】
＜選択的な制御信号の暗号化方法＞
以下では、本発明の実施例で使用できる、制御信号を選択的に暗号化する方法について説明する。
【０１４３】
ＩＥＥＥ  ８０２．１６ｅシステムで、移動局及び基地局は、互いに共有する認可キーを用いて制御信号の保護のためのＣＭＡＣ（Ｃｉｐｈｅｒ  ｂａｓｅｄ  Ｍｅｓｓａｇｅ  Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ  Ｃｏｄｅ）キー及びＨＭＡＣ（Ｈａｓｈｅｄ  Ｍｅｓｓａｇｅ  Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ  Ｃｏｄｅ）キーを生成する。移動局及び基地局は、ＣＭＡＣキー及びＨＭＡＣキーを用いてメッセージ認証コード（ＭＡＣ：Ｍｅｓｓａｇｅ  Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ  Ｃｏｄｅ）を生成することができる。また、移動局及び基地局は、メッセージ認証コード（ＭＡＣ）を制御信号に付加して交換することによって、該当の制御信号の完全性を保障することができる。一方、基地局及び移動局がＡＥＳ−ＣＣＭを使用する場合、移動局及び基地局は、完全性確認値（ＩＣＶ）を制御信号に付加して交換することによって、該当の制御信号自体の完全性を保障することができる。
【０１４４】
移動局及び基地局がＣＭＡＣキー及びＨＭＡＣキーを用いてメッセージの完全性を保護する場合にも、メッセージ認証コードは、該当メッセージの偽／変造有無の判断は提供するが、該当のメッセージの機密性は提供しない。このため、ＣＭＡＣ／ＨＭＡＣキーは、該当のメッセージに対する隠匿機能は提供しない。
【０１４５】
また、ＩＥＥＥ  ８０２．１６ｅシステムは、一般メッセージに対する隠匿機能は提供するが、制御信号に対する隠匿機能は提供しない。すなわち、制御信号にＣＭＡＣ／ＨＭＡＣのみ付加されて転送されるから、保安上脅威につながることがあり、悪意的な攻撃者へのシステム保護にも脆弱とされる。
【０１４６】
しかし、全ての制御信号に画一的に機密性を提供することは、ネットワークの負荷を増加させて、システムの全般的な効率を低下させることがある。現在使用されている媒体アクセス制御（ＭＡＣ）ヘッダフィールドのうち、制御信号の選択的な保護のために必要な情報としてＥＣ（Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）フィールド及び／またはＥＫＳ（Ｅｎｃｙｐｔｉｏｎ  Ｋｅｙ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）フィールドがある。
【０１４７】
以下、上記の本発明の実施例では、ＩＥＥＥ  ８０２．１６ｅに既に定義されたトラフィック暗号化キー（ＴＥＫ：Ｔｒａｆｆｉｃ  Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ  Ｋｅｙ）をもってＥＣフィールドのみを用いて選択的な制御信号の機密性を提供する方法及びＥＣフィールドとＥＫＳフィールドを用いて選択的な制御信号の機密性を提供する方法について詳細に説明する。
【０１４８】
基地局及び移動局で所定のビットを持つＥＣフィールドのみを使用する場合には、基地局は、ＥＣフィールドのみを用いて、機密性が提供されるか否か及び選択的に暗号化されるか否かをの両方を示すことができる。例えば、ＥＣフィールドが１ビットの大きさを持つ場合、ＥＣフィールドが‘０’であれば、該当の制御信号は暗号化されない旨を示す。また、ＥＣフィールドが‘１’であれば、該当の制御信号は選択的に暗号化され、機密性を提供する旨を示すことができる。
【０１４９】
また、ＥＣフィールド及びＥＫＳフィールドが使用される場合には、ＥＣフィールドは、該当の制御信号のペイロードが暗号化されるか否かを示すことができる。この場合、ＥＫＳフィールドは、該当の制御信号の暗号化度合い（ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ  ｌｅｖｅｌ）をキーシーケンス（Ｋｅｙ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）として示すことができる。
【０１５０】
本発明の他の側面として、フロー識別子（Ｆｌｏｗ  ＩＤ）のみを用いて選択的な制御信号の機密性を提供することができる。例えば、フロー識別子が転送タイプ（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｔｙｐｅ）を表す場合には、該当の制御信号（または、管理メッセージ）は暗号化されない。ただし、フロー識別子が管理タイプ（Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｔｙｐｅ）を表す場合には、該当の制御信号（または、管理メッセージ）が暗号化されることを示すことができる。すなわち、フロー識別子が管理タイプを表す場合、暗号化と完全性が同時に支援される場合、完全性のみ支援される場合、暗号化も完全性も援出されない場合に対する値が定義されて使用されることができる。
【０１５１】
ＥＣフィールド及び／またはＥＫＳフィールドは、同一機能を行う別のフィールドに変更することができる。すなわち、ＥＣフィールド及び／またはＥＫＳフィールドは、制御信号の暗号化有無を表す全てのフィールドと同等の意味として使用されたり変形して使用されることができる。また、ＥＣフィールド及び／またはＥＫＳフィールドは、一般ＭＡＣヘッダに含まれることができ、別の制御信号（または、制御メッセージ）のヘッダに含まれることができる。
【０１５２】
本発明の実施例では、フロー識別子及び暗号化制御フィールドを組み合わせて使用することができる。例えば、フロー識別子とＥＣフィールドとの組み合わせまたはフロー識別子とＥＫＳフィールドとの組み合わせにして制御信号の選択的な暗号化有無を示すことができる。例えば、転送フロー識別子（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｆｌｏｗ  ＩＤ）の場合、セキュリティアソシエーション（ＳＡ：Ｓｅｃｕｒｉｔｙ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）がフロー識別子にマッピングされて、該当のセキュリティアソシエーションが対応するフロー識別子のデータに全て適用される。
【０１５３】
しかし、管理フロー識別子（Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｆｌｏｗ  ＩＤ）の場合、該当のＳＡが対応するフロー識別子の全ての制御信号が暗号化されるのではなく、ＥＣフィールド及び／またはＥＫＳフィールドによって選択的に暗号化が適用される。すなわち、移動局は、管理メッセージのタイプによるヘッダ情報を確認することによって、該当の管理メッセージが暗号化されたか否かがわかる。
【０１５４】
本発明の実施例は、基地局と移動局間の認可手順が終わった後、基地局と移動局間の制御信号を選択的に暗号化するために適用することができる。すなわち、制御信号に対する選択的な暗号化は、認可手順が終了した後から有効である。この場合、基地局と移動局は、制御信号を保護するために互いに話し合った暗号化キー（例えば、ＴＥＫ）を用いて制御信号を選択的に暗号化することができる。
【０１５５】
例えば、認可手順の前に行われる初期ネットワーク進入手順は、ＴＥＫが活性化されていない状態である。したがって、初期ネットワーク進入手順では、選択的な制御信号に対する暗号化が支援されないが、認可手順によって移動局と基地局がＴＥＫを設定すると、基地局及び移動局は該ＴＥＫを用いて制御信号に対する選択的な機密性を提供することができる。
【０１５６】
また、基地局及び移動局は、制御信号にメッセージ認証コードを付加することによって、メッセージ完全性をより保障することができる。ただし、ＡＥＳ−ＣＣＭ（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ  Ｓｔａｎｄａｒｄ−Ｃｏｕｎｔｅｒ  ｍｏｄｅ  ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ  ｍｏｄｅ  ｗｉｔｈ  Ｃｉｐｈｅｒｂｌｏｃｋ  ｃｈａｉｎｉｎｇ  ｍｅｓｓａｇｅ  ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ  ｃｏｄｅ）が本発明の実施例に適用される場合、ＡＥＳ−ＣＣＭはそれ自体からメッセージ完全性保護が提供されるので、別のメッセージ認証コードを含まなくて済む。
【０１５７】
例えば、制御メッセージの完全性のみを支援するためにメッセージ認証コードが含まれる場合は、ＡＥＳ−ＣＣＭ／ＡＥＳ−ＣＴＲが使用されなかったり、メッセージ無欠性と機密性が同時に支援されない場合を除く制御メッセージの完全性のみを支援する必要がある場合を意味する。
【０１５８】
無線接続技術であるＩＥＥＥ  ８０２．１６ｅ標準で採択している暗号化アルゴリズムにおいてＡＥＳ−ＣＣＭは基本的に自体メッセージ認証機能を内包している。ただし、ＡＥＳ−ＣＣＭが、全体暗号化アルゴリズムに共通しているわけではない。現在開発中のＩＥＥＥ  ８０２．１６ｍシステムでは、移動局と基地局が認可手順以降に安全に制御信号を交換できるように機密性保障のための機能を支援することが好ましい。
【０１５９】
すなわち、ネットワークに大きい負荷を招くことなく、移動局と基地局間に送受信される制御信号が露出されることを防止する解決策が必要である。したがって、本発明の実施例は、移動局と基地局が相互話し合った暗号化キー（例えば、トラフィック暗号化キー（ＴＥＫ））を用いて制御信号を選択的に暗号化した後に交換することによって、制御信号の機密性が損なわれることを防止する種々の方法を開示する。
【０１６０】
本発明の第２実施例では、ＩＥＥＥ  ８０２．１６ｅ標準で定義されるＰＫＭ属性タイプ（ＰＫＭ  Ａｔｔｒｉｂｕｔｅ  Ｔｙｐｅ）パラメータに、追加的なキーパラメータ（Ｋｅｙｉｎｇ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒ）のためのタイプフィールドと属性フィールドが新しく定義される必要はない。また、制御信号を保護するために用いられる暗号化アルゴリズムも、基本的に、ＩＥＥＥ  ８０２．１６ｅ標準に定義されたデータ暗号化アルゴリズムを用いると前提する。ＩＥＥＥ  ８０２．１６ｍ標準では、ＩＥＥＥ  ８０２．１６ｅ標準に定義されたアルゴリズムの全部を用いても良く、一部のみを用いても良い。
【０１６１】
すなわち、ＣＢＣ−ＩＶ属性フィールドは、‘ＳＡ  Ｃｉｐｈｅｒｓｕｉｔｅ’の制御信号暗号化アルゴリズム識別子が０ｘ０１の場合に必要である（例えば、ＣＢＣモードのＤＥＳ）。また、ＣＢＣ−ＩＶは、ＳＡ暗号化の制御信号暗号化アルゴリズム識別子が０ｘ０２の場合（例えば、ＡＥＳ）には不要であるが、０ｘ０３の場合（例えば、ＣＢＣモードのＡＥＳ）には必要である。
【０１６２】
本発明の第２実施例で使用される暗号化スイートは、表７を参照すればいい。また、本発明の実施例で許容される暗号化スイートは、表８を参照すればいい。
【０１６３】
以下では、本発明の実施例において、制御信号を選択的に暗号化するための制御信号暗号アルゴリズム識別子、制御信号を認証するために使用される制御信号認証アルゴリズム識別子及びＴＥＫ暗号化アルゴリズム識別子を説明する。
【０１６４】
下記の表１６は、本発明の実施例で使用される制御信号暗号アルゴリズム識別子フォーマットの一例を表す。前述のように、８０２．１６ｍ標準では、８０２．１６ｅ標準に定義されたアルゴリズムの全部を用いても良く、一部のみを用いても良い。
【０１６５】
【表１６】
0005480890.tif 000018
表１６を参照すると、制御信号の暗号アルゴリズム識別子が‘０’であれば、いかなる制御信号も保護しないことを表し、‘１’であれば、５６ビットのＣＢＣ（Ｃｉｐｈｅｒ  Ｂｌｏｃｋ  Ｃｈａｉｎｉｎｇ）モードであることを表し、‘２’であれば、１２８ビットのＣＣＭ（ＣＴＲ  ｍｏｄｅ  ｗｉｔｈ  ＣＢＣ−ＭＡＣ）モードを表し、‘３’であれば、１２８ビットのＣＢＣモードを表す。暗号アルゴリズム識別子が‘４’乃至‘１２７’であれば、予約された値であり、‘１２８’であれば、ＣＴＲ（Ｃｏｕｎｔｅｒ  Ｍｏｄｅ  Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ）モードを表す。このような個別の暗号化アルゴリズムを用いて制御信号に対する選択的な暗号化を行う。
【０１６６】
下記の表１７は、本発明の実施例で使用される制御信号認証アルゴリズム識別子フォーマットの一例を表す。
【０１６７】
【表１７】
0005480890.tif 000019
表１７を参照すると、制御信号認証アルゴリズム識別子が‘０’を表すと、いかなる制御信号に対する認証も支援しないことを意味し、‘１’であれば、１２８ビットのＣＢＣモードを表し、残りビットは、予約された値とすることができる。
【０１６８】
下記の表１８は、本発明の実施例で使用されるＴＥＫ暗号化アルゴリズム識別子（ＴＥＫ  Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）フォーマットの一例を表す。
【０１６９】
【表１８】
0005480890.tif 000020
表１８を参照すると、ＴＥＫ認証アルゴリズム識別子値において、‘０’及び‘５−２５５’は、予約された値を表し、‘１’は、１２８ビットの３−ＤＥＳ  ＥＤＥ（３−Ｄａｔａ  Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｅｎｃｒｙｐｔ−Ｄｅｃｒｙｐｔ−Ｅｎｃｒｙｐｔ）を表し、‘２’は、１０２４ビットのＲＳＡを表し、‘３’は、１２８ビットのＡＥＳモードＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｄｅ  Ｂｏｏｋ）を表し、‘４’は、１２８ビットのＡＥＳキーラップ（ＡＥＳ  ｋｅｙ  ｗｒａｐ）を表す。
【０１７０】
＜選択的な制御信号の暗号化支援交渉方法＞
以下では、移動局及び基地局で選択的に制御信号を暗号化するための交渉方法について説明する。
【０１７１】
図８は、本発明の第２実施例として、選択的な制御信号の暗号化方法の一例を示す図である。
【０１７２】
移動局（ＭＳ：Ｍｏｂｉｌｅ  Ｓｔａｔｉｏｎ）は、初期ネットワーク進入手順において、地局（ＢＳ：Ｂａｓｅ  Ｓｔａｔｉｏｎ）に基本能力を交渉するためのメッセージ（例えば、ＳＢＣ−ＲＥＱ（Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅ  Ｓｔａｔｉｏｎ  Ｂａｓｉｃ  Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ  ｒｅｑｕｅｓｔ））を転送することができる（Ｓ８１０）。このような基本能力を交渉するためのメッセージは、保安交渉関連基本能力メッセージを含む。
【０１７３】
Ｓ８１０段階で、ＳＢＣ−ＲＥＱメッセージは保安交渉パラメータ（Ｓｅｃｕｒｉｔｙ  Ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒ）を含むことができる。この時、保安交渉パラメータは、移動局が支援する制御信号の機密性保護モードを明示するメッセージ機密モード（Ｍｅｓｓａｇｅ  Ｃｏｎｆｉｄｅｎｔｉａｌｉｔｙ  Ｍｏｄｅ）フィールドを含むことができる。
【０１７４】
以下では、本発明の実施例で使用される保安交渉パラメータについて説明する。下記の表１９は、保安交渉パラメータの一例を表す。
【０１７５】
【表１９】
0005480890.tif 000021
保安交渉パラメータは、混合フィールド（Ｃｏｍｐｏｕｎｄ  ｆｉｅｌｄ）として副属性フィールドを含むことができる。下記の表２０は、保安交渉パラメータの副属性を表す。
【０１７６】
【表２０】
0005480890.tif 000022
表２０を参照すると、保安交渉パラメータは、ＰＫＭバージョン支援（ＰＫＭ  ｖｅｒｓｉｏｎ  Ｓｕｐｐｏｒｔ）パラメータ、認証政策支援パラメータ（Ａｕｔｈｏｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｐｏｌｉｃｙ  Ｓｕｐｐｏｒｔ）、メッセージ認証コードモード（Ｍｅｓｓａｇｅ  Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ  Ｃｏｄｅ  Ｍｏｄｅ）パラメータ、メッセージ機密モード（Ｍｅｓｓａｇｅ  Ｃｏｎｆｉｄｅｎｔｉａｌｉｔｙ  Ｍｏｄｅ）パラメータ、ＰＮウィンドウサイズ（ＰＮ  Ｗｉｎｄｏｗ  Ｓｉｚｅ）パラメータ、ＰＫＭフロー制御（ＰＫＭ  Ｆｌｏｗ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）パラメータ、及び支援されるセキュリティアソシエーションの最大個数（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｎｕｍｂｅｒ  ｏｆ  ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ  ｓｅｃｕｒｉｔｙ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）パラメータを含むことができる。ここで、メッセージ機密モードパラメータは、現在無線接続システムで支援できる制御メッセージ機密性を示す。
【０１７７】
下記の表２１は、ＰＫＭバージョン支援パラメータフォーマットの一例を表す。
【０１７８】
【表２１】
0005480890.tif 000023
表２１を参照すると、本発明の実施例は、ＰＫＭバージョン３（ＰＫＭ  ｖｅｒｓｉｏｎ  ３）を支援する場合を仮定する。ただし、ＰＫＭバージョン３の他、ＰＫＭバージョン２またはＰＫＭバージョン１を使用することもできる。すなわち、表２１を参照すると、ＰＫＭｖ３では、メッセージ機密モードを用いて制御信号に対する選択的な機密性保護が支援されるか否かを明示することができる。
【０１７９】
下記の表２２は、Ｓ８１０段階で使用されるメッセージ機密モード（Ｍｅｓｓａｇｅ  Ｃｏｎｆｉｄｅｎｔｉａｌｉｔｙ  Ｍｏｄｅ）フィールドフォーマットの一例を表す。
【０１８０】
【表２２】
0005480890.tif 000024
表２２を参照すると、メッセージ機密モードパラメータが‘０’に設定されると、メッセージ機密モードが支援されないことを示し、‘１’に設定されると、選択的にメッセージ機密モードを支援することを示すことができる。移動局は、一つ以上の機密性保護モードを支援でき、Ｓ８１０段階のように基地局にＳＢＣ−ＲＥＱメッセージを転送することによって、移動局で支援可能なメッセージ機密モードを知らせることができる。
【０１８１】
再び図８を参照すると、ＳＢＣ−ＲＥＱメッセージを受信した基地局は、基地局が支援できる保安交渉パラメータを含むＳＢＣ−ＲＳＰメッセージを転送することによって、移動局と保安交渉能力を話し合うことができる。すなわち、Ｓ８２０段階で、基地局は、メッセージ機密モードフィールドを含む保安交渉パラメータを移動局に転送することによって、移動局とメッセージ機密モードを交渉することができる（Ｓ８２０）。
【０１８２】
図８で、移動局及び基地局は基本能力交渉を終えた後に、認可手順を行うことができる（Ｓ８３０）。認可手順により、移動局と基地局は制御信号の選択的な保護のためのＴＥＫを生成することができる。
【０１８３】
基地局は、移動局と交渉したメッセージ機密モードに基づいて認可手順により生成したＴＥＫで制御メッセージを選択的に暗号化することができる。また、基地局は、選択的に暗号化された制御メッセージを移動局に転送することができる（Ｓ８４０）。移動局も、基地局と交渉したメッセージ機密モードに基づいて制御メッセージを選択的に暗号化することができる。また、移動局は、選択的に暗号化された制御メッセージを基地局に転送することができる。
【０１８４】
図９は、本発明の第２実施例として、選択的な制御信号の暗号化方法の他の例を示す図である。
【０１８５】
図９は、選択的に制御信号を保護するための交渉時における移動局の接続状態（Ａｃｃｅｓｓ  Ｓｔａｔｅ）を示している。図９を参照すると、移動局が初期状態（Ｉｎｉｔｉａｌｉｚａｔｉｏｎ  Ｓｔａｔｅ）または遊休状態（Ｉｄｌｅ  Ｓｔａｔｅ）から接続状態に進入することができる。この時、移動局は基地局とレンジング（Ｒａｎｇｉｎｇ）手順を行い、アップリンク同期を獲得することができる（Ｓ９１０）。
【０１８６】
移動局は基地局と基本能力交渉を行い（Ｓ９２０）、基地局との認証及びキー交換を行うことができる（Ｓ９３０）。基地局との認証手順が終わると、移動局は、該当の基地局に登録することができる（Ｓ９４０）。また、移動局は、基地局からＩＰアドレスを獲得する（Ｓ９５０）。図９で、基地局と移動局間における制御信号の選択的な暗号化に対する交渉は、Ｓ９１０段階またはＳ９２０段階で行うことができる。
【０１８７】
図１０は、本発明の第２実施例として、選択的な制御信号の暗号化方法のさらに他の例を示す図である。
【０１８８】
選択的な制御信号の暗号化方法に対する交渉は、遊休モード状態の移動局でも行うことができる。遊休モード状態の移動局が別の基地局へ移動する場合及び所定の位置更新条件を満たす場合は、移動局は基地局と位置更新を行うことができる。この時、移動局は基地局と制御信号に対する選択的な機密性保護交渉を行うことができる。
【０１８９】
図１０を参照すると、遊休状態の移動局は、基地局に保安交渉パラメータの含まれたレンジング要請メッセージを転送することができる（Ｓ１０１０）。
【０１９０】
基地局は、保安交渉パラメータの含まれたレンジング要請メッセージを受信すると、基地局で支援可能な保安交渉パラメータを含むレンジング応答メッセージを移動局に転送できる（Ｓ１０２０）。
【０１９１】
Ｓ１０１０段階及びＳ１０２０段階で使用される保安交渉パラメータは、表１９乃至表２２の説明を参照すればいい。したがって、Ｓ１０１０段階の保安交渉パラメータには、移動局で支援可能な制御信号の機密性保護モードを表すメッセージ機密性モード（Ｍｅｓｓａｇｅ  Ｃｏｎｆｉｄｅｎｔｉａｌｉｔｙ  Ｍｏｄｅ）フィールドが含まれることができ、Ｓ１０２０段階の保安交渉パラメータには、基地局で支援可能な制御信号の機密性保護モードを表すメッセージ機密性モード（Ｍｅｓｓａｇｅ  Ｃｏｎｆｉｄｅｎｔｉａｌｉｔｙ  Ｍｏｄｅ）フィールドが含まれることができる。
【０１９２】
Ｓ１０１０段階及びＳ１０２０段階で、制御信号に対する選択的な機密性保護交渉を行った後に、基地局は、移動局に選択的に暗号化された制御メッセージを転送することができる（Ｓ１０３０）。
【０１９３】
移動局は、Ｓ１０３０段階で受信した制御信号のヘッダをデコーディングすることで、該当の制御信号が暗号化されたか否かがわかる。すなわち、移動局は、制御信号ヘッダのＥＣフィールド及び／またはＥＫＳフィールド、Ｆｌｏｗ  ＩＤフィールドを確認することによって、該当の制御メッセージが暗号化されたか否かを確認することができる。
【０１９４】
また、移動局も、基地局と交渉したメッセージ機密モードに基づいて制御メッセージを選択的に暗号化することができる。また、移動局は、選択的に暗号化された制御メッセージを基地局に転送することができる。この場合、制御信号の選択的な機密性支援のために使用されるＴＥＫは、移動局が対象基地局に位置更新を行いながら新しく生成したＴＥＫとすることができる。
【０１９５】
図１１は、本発明の第２実施例として、遊休モード移動局が位置更新時に選択的な制御信号の暗号化方法を交渉する方法を示す図である。
【０１９６】
図１１を参照すると、移動局は、基地局との接続状態で所定の条件を満たすと、遊休モード状態に進入することができる。遊休状態は、ページング可能モード（Ｐａｇｉｎｇ  Ａｖａｉｌａｂｌｅ  Ｍｏｄｅ）とページング不可モード（Ｐａｇｉｎｇ  Ｕｎａｖａｉｌａｂｌｅ  Ｍｏｄｅ）とに大別することができる。ここで、ページング可能モードは、移動局が基地局からのページングメッセージを受信するためのページング聴取区間を示し、ページング不可モードは、移動局が睡眠状態にある場合を示す。
【０１９７】
遊休モード状態の移動局は基地局と位置更新時にレンジング要請メッセージ及びレンジング応答メッセージを交換することによって、選択的な制御信号保護支援について交渉することができる（図１０参照）。また、図１１のように、遊休モード移動局が、ページング可能モードで周期的にまたは所定の間隔で転送されるページングメッセージ（例えば、ＭＯＢ＿ＰＡＧ−ＡＤＶ）を通じて、基地局と制御信号の選択的保護について交渉することができる。すなわち、周期的なページングメッセージは、制御信号に対する選択的な機密性支援のためのメッセージ機密モードを含むことができる。
【０１９８】
ただし、図１１では、移動局が一方的に基地局から暗号化可能な制御信号の保護支援に関する情報を受ける形態をとる。
【０１９９】
本発明の実施例で、全ての制御信号に対して画一的に機密性提供のために暗号化をすると、全体ネットワークの負荷が非常に増大したり、システムの全般的な効率を低下させることになる。したがって、本発明の実施例では、所定の制御信号にのみ暗号化を適用することができる。
【０２００】
媒体アクセス制御（ＭＡＣ）ヘッダフィールドのうち、制御信号の選択的な保護のために必要な情報は暗号化制御（ＥＣ：Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）フィールドである。ＥＣフィールド（及び／または暗号化キーシーケンス（ＥＫＳ）フィールド）は、ペイロードが暗号化されるか否かを明示することができる。フロー識別子（Ｆｌｏｗ  ＩＤ）のタイプ（Ｔｙｐｅ）は、該当のメッセージが転送モード（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｍｏｄｅ）なのか管理モード（Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｍｏｄｅ）なのかを表すことができる。すなわち、フロー識別子が管理タイプを表す場合、暗号化と完全性が同時と支援される場合、完全性のみ支援される場合、暗号化と完全性の両方とも支援されない場合における値が定義されて使用されることができる。
【０２０１】
例えば、移動局は、制御信号のヘッダに含まれたＥＣフィールドを確認することによって、当該制御信号が暗号化されたか否かがわかる。また、移動局は、ＥＣフィールドとＥＫＳフィールドの組み合わせによって該当の制御信号が暗号化されたか否かがわかる。また、基地局は、ＥＣフィールドとフロー識別子の組み合わせにより該当の制御信号が暗号化されるか否かを表すことができる。また、基地局は、メッセージタイプによるフロー識別子で該当の制御信号が暗号化されたか否かを示すことができる。
【０２０２】
すなわち、移動局は、ＥＣフィールド、ＥＫＳフィールド及びフロー識別子のメッセージタイプのうち一つ以上を確認することによって暗号化支援がされるか否かがわかる。図８のＳ８４０段階、図１０のＳ１０３０段階で、移動局は、選択的に暗号化された制御信号を受信することができる。この時、移動局は、制御信号のＭＡＣヘッダのＥＣフィールドを確認することによって該当の制御信号が暗号化されたか否かを確認することができる。もちろん、他の実施例として、ＥＣフィールド及びＥＫＳフィールドの組み合わせ或いはフロー識別子（Ｆｌｏｗ  ＩＤ）により該当の制御信号が暗号化されたか否か及び暗号化の度合いを確認することができる。
【０２０３】
図８乃至図１１で説明したメッセージ機密モードの交渉方法は、移動局がターゲット基地局にハンドオーバーする場合にも適用することができる。例えば、移動局及びターゲット基地局は、ハンドオーバーメッセージを用いて制御信号の暗号化について交渉することができる。すなわち、移動局及びターゲット基地局は、ハンドオーバー要請／応答（ＨＯ−ＲＳＱ／ＲＳＰ）メッセージを用いてメッセージ機密モードを交渉することができる。または、特定端末に対するメッセージ機密モード関連情報は、バックボーンメッセージを通じてサービング基地局からターゲット基地局に伝達されることができる。
【０２０４】
＜選択的な制御信号の暗号化方法＞
以下では、制御信号を選択的に暗号化する方法について説明する。制御信号を暗号化する方法は、移動局と基地局が選択的暗号化を交渉した後に制御信号を暗号化する場合に適用することができる。
【０２０５】
図１２は、本発明の第２実施例として、制御信号を選択的に暗号化する方法の一例を示す図である。
【０２０６】
図１２は、移動局及び基地局で暗号化アルゴリズムとしてＡＥＳ−ＣＣＭを用いる場合を想定する。移動局及び基地局でＡＥＳ−ＣＣＭを用いる場合には、ＡＥＳ−ＣＣＭアルゴリズム自体から該当の管理メッセージの完全性も機密性も提供することができる。
【０２０７】
図１２は、管理メッセージに含まれるＭＡＣヘッダのＥＣフィールド、ＥＫＳフィールドあるいはフロー識別子（Ｆｌｏｗ  ＩＤ）のメッセージタイプによって、該当の管理メッセージに選択的な暗号化が適用されるか否かを表す。例えば、ＥＣフィールドが‘１’の場合は、該当の管理メッセージに対する機密性保護のために暗号化が行われ、完全性保護のためにＩＣＶが付加されることを表す。
【０２０８】
この場合、基地局は、管理メッセージの機密性を保護するためにペイロードをまず暗号化した後に、完全性保護のためのＩＣＶを付加することができる。すなわち、基地局は、機密性保護のための暗号化をまず行った後に、暗号化された結果に完全性保護のためのＩＣＶを付加することができる。
【０２０９】
もし、ＥＣフィールドが‘０’の場合は、該当の制御信号に選択的な暗号化が適用されないことを表す。
【０２１０】
図１３は、本発明の第２実施例として、制御信号を選択的に暗号化する方法の他の例を示す図である。
【０２１１】
図１３は、図１２におけると略同様である。ただし、該当の管理メッセージに選択的な暗号化が適用される場合に、機密性保護のための暗号化及び完全性保護のためのＩＣＶ付加の順序が、図１２と異なる。
【０２１２】
図１３を参照すると、基地局は、管理メッセージの完全性を保護するためにペイロードにまずＩＣＶを付加し、管理メッセージの機密性を保護するために管理メッセージのペイロード及びＩＣＶを暗号化することができる。すなわち、基地局は、完全性保護のためにＩＣＶをまず管理メッセージに付加した後に、機密性保護のためにペイロード及びＩＣＶを暗号化することができる。
【０２１３】
図１２及び図１３において制御信号が暗号化されたか否かを示す方法として、該当の制御信号のヘッダに暗号化有無を指示するビットを使用した。すなわち、基地局は、ＭＡＣヘッダに含まれるＥＣフィールドを用いて該当の制御信号が暗号化されたか否かを表すことができる。
【０２１４】
ただし、本発明の他の側面として、ＥＣフィールドとＥＫＳフィールドを共に用いることができる。この場合には、ＥＣフィールドは、該当の制御信号が暗号化されたか否かを表し、ＥＫＳフィールドは該当の制御信号の暗号化度合い（Ｌｅｖｅｌ）または暗号化順序を表すことができる。例えば、ＥＫＳフィールドが‘００’に設定されると、該当の制御信号が暗号化されていないことを表し、‘０１’、‘１０’及び‘１１’のうち一つに設定されると、該当の制御信号が暗号化され、ＩＣＶが付加されることを表す。また、基地局は、ＥＫＳフィールドを用いて暗号化とＩＣＶ付加の順序を示すことができる。
【０２１５】
本発明の他の側面として、フロー識別子のメッセージタイプを用いることができる。すなわち、フロー識別子のメッセージタイプが管理タイプを表す場合、暗号化と完全性が同時と支援される場合、完全性のみ支援される場合、暗号化も完全性も支援されない場合に対する値が、選択的制御信号の暗号化方法に定義されて使用されることができる。
【０２１６】
図１４は、本発明の第２実施例として、制御信号を選択的に暗号化する方法の一例を示す図である。
【０２１７】
図１４は、暗号化時にＡＥＳ−ＣＴＲアルゴリズムを用いる場合を示している。基地局は、ＡＥＳ−ＣＴＲアルゴリズムを用いる場合、信号またはメッセージにメッセージ認証コード（ＭＡＣ）を付加して完全性を保護することができる。
【０２１８】
前述のように、メッセージの完全性のみを支援するためにメッセージ認証コードのみが含まれる場合は、ＡＥＳ−ＣＣＭ／ＡＥＳ−ＣＴＲが使用されなかったり、メッセージ無欠性と機密性が同時に支援されない場合を除くメッセージの完全性のみ必要な場合を意味する。
【０２１９】
図１４を参照すると、基地局は、管理メッセージを選択的に暗号化して機密性を保護したり、メッセージ認証コード（ＭＡＣ）を付加することによって完全性を保護することができる。例えば、ヘッダのＥＣフィールドが‘１’の場合は、該当の管理メッセージにメッセージ認証コードが付加されて完全性が保護され、該当の管理メッセージを暗号化して機密性を保護することができる。
【０２２０】
ここで、基地局は、管理メッセージの完全性を保護するためにメッセージ認証コードをまず付加した後に、該当の管理メッセージの機密性を保護するために管理メッセージのペイロードとメッセージ認証コードを暗号化することができる。すなわち、基地局は、完全性保護のためにメッセージ認証コードをまず付加した後に、機密性保護のために該当管理メッセージのペイロード及びＭＡＣを共に暗号化することができる。
【０２２１】
もし、ヘッダのＥＣフィールドが‘０’の場合は、基地局で該当の管理メッセージを暗号化するとはないが、メッセージ認証コードを付加して完全性を保護することを表すことができる。もし、図１４で選択的な暗号化が適用されないものと分類される制御信号には、何らの保護も行われない。
【０２２２】
図１５は、本発明の第２実施例として、制御信号を選択的に暗号化する方法の他の例を示す図である。
【０２２３】
図１５は、図１４におけると略同様である。ただし、該当の管理メッセージに選択的な暗号化が適用される場合に、機密性保護のための暗号化及び完全性保護のためのメッセージ認証コード（ＭＡＣ）の付加順序が、図１４と異なる。
【０２２４】
図１５を参照すると、ＥＣフィールドが‘１’の場合に、基地局は、管理メッセージの機密性を保護するためにまず管理メッセージのペイロードを暗号化し、該当の管理メッセージの完全性を保護するために管理メッセージのペイロードにメッセージ認証コード（ＭＡＣ）を付加することができる。すなわち、基地局は、機密性保護のためにまず管理メッセージを暗号化した後に、完全性保護のために暗号化されたペイロードにメッセージ認証コード（ＭＡＣ）を付加することができる。
【０２２５】
図１４及び図１５で制御信号が暗号化されたか否かを示す方法として、基地局は、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）ヘッダに含まれるＥＣフィールドを用いて該当の制御信号が暗号化されたか否かを表すことができる。
【０２２６】
ただし、本発明の他の側面として、ＥＣフィールドとＥＫＳフィールドを共に用いることができる。この場合には、ＥＣフィールドは、該当の制御信号が暗号化されたか否かを表し、ＥＫＳフィールドは、該当の制御信号の暗号化度合い（Ｌｅｖｅｌ）または暗号化順序を表すことができる。例えば、ＥＫＳフィールドが‘００’に設定されると、該当の制御信号が暗号化されずに完全性のみ保護されることを表し、ＥＫＳフィールドが‘０１’、‘１０’及び‘１１’のうち一つに設定されると、該当の制御信号が暗号化され、メッセージ認証コード（ＭＡＣ）が付加されることを表す。ここで、基地局は、ＥＫＳフィールドのビットを組み合わせして暗号化及びメッセージ認証コードの付加順序を表すことができる。
【０２２７】
本発明の他の側面として、フロー識別子のメッセージタイプを用いることができる。すなわち、フロー識別子のメッセージタイプが管理タイプを表す場合、暗号化と完全性が同時と支援される場合、完全性のみ支援される場合、暗号化も完全性も支援されない場合に対する値が定義されて、選択的制御信号の暗号化方法に用いられことができる。
【０２２８】
＜制御信号の分類方法＞
本発明の実施例では、全ての制御信号が暗号化されるのではなく、特定制御信号のみ選択的に暗号化されることができる。例えば、フロー識別子のタイプ（Ｆｌｏｗ  ＩＤ  Ｔｙｐｅ）が管理メッセージを表す場合にのみ、同一のフロー識別子内の個別制御信号タイプによって選択的な暗号化が適用される。この場合、フロー識別子のメッセージタイプが、制御信号暗号化時に暗号化と完全性が同時と支援される場合、完全性のみ支援される場合、暗号化も完全性も支援されない場合をそれぞれ表すことができる。
【０２２９】
本発明の実施例で、選択的な暗号化が適用される制御信号のタイプを、ＣＭＡＣを含むか否かによって分類することができる。また、該当の制御信号が使用される時点によって選択的な暗号化が適用されることができる。すなわち、認証手順以前の初期ネットワーク進入手順に使用される制御信号には、選択的な暗号化が適用されない。また、認証手順以降の接続状態（Ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ  Ｓｔａｔｅ）においても、ハンドオーバー時にはサービング基地局と交換する制御信号を暗号化できるが、ターゲット基地局と交換する制御信号は暗号化できない。一方、ネットワーク再進入手順でも、初期ネットワーク進入と同様に、制御メッセージに対する選択的な暗号化が支援されない。もし、ＡＥＳ−ＣＣＭアルゴリズムのように、自体メッセージ認証機能を提供する場合、暗号化及びメッセージ認証が同時に行われる。したがって、基地局は、特定制御信号にＣＭＡＣ／ＨＭＡＣを追加する必要がない。しかし、ＡＥＳ−ＣＣＭが用いられる場合にも、メッセージの機密性が必要でないと、ＣＭＡＣの付加のみによって完全性のみを提供することができる。ただし、無線接続システムの標準に明示されたその他の暗号化アルゴリズムは、メッセージ認証機能を含まないので、該当の暗号化アルゴリズムの適用とＣＭＡＣ／ＨＭＡＣの追加が別途に行われる必要がある。
【０２３０】
一方、ＥＣフィールドが‘０’に設定される場合またはＥＫＳフィールドが‘００’に設定される場合は、暗号化が不要な制御信号に単に完全性のみを保護するためにメッセージ認証コードを付加すること（例えば、ＡＥＳ−ＣＴＲを使用する場合）、または、何らの保護も支援されないこと（例えば、ＡＥＳ−ＣＣＭを使用する場合）を表す。この場合、何らの保護も支援されない制御信号は、ＣＭＡＣを含まない全ての制御信号を表す。
【０２３１】
下記の表２３は、ＣＭＡＣタプル（ＣＭＡＣ  Ｔｕｐｌｅ）を付加しなければならないＭＡＣ管理メッセージ（または、ＭＡＣ制御信号）の種類を表す。
【０２３２】
【表２３】
0005480890.tif 000025
表２３を参照すると、ＣＭＡＣタプルを付加できるＭＡＣ管理メッセージの種類がわかる。すなわち、本発明の実施例で、制御信号に対する選択的な暗号化が適用されるＭＡＣメッセージを確認することができる。したがって、基地局は、表１０で表す制御信号に選択的に暗号化をすることができる。
【０２３３】
下記の表２４は、本発明の実施例で適用されるＣＭＡＣタプル値フィールド（ＣＭＡＣ  Ｔｕｐｌｅ  Ｖａｌｕｅ  Ｆｉｅｌｄ）を表す。
【０２３４】
【表２４】
0005480890.tif 000026
表２３及び２４を参照すると、認証タプル（Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ  Ｔｕｐｌｅ）の適用は、いくつかの管理制御信号に制限することができ、このうち、ＣＭＡＣタプルにより保護される管理制御信号も、いくつかのＭＡＣメッセージに限定することができる。
【０２３５】
例えば、ＣＭＡＣベースの認証タプルにより完全性を保護しなければならないＭＡＣ管理メッセージのうち、暗号化すべきＭＡＣ管理メッセージと暗号化しなくいいＭＡＣ管理メッセージとを区別することができる。すなわち、従来１６ｅに定義された制御信号のうち、ＣＭＡＣ  Ｔｕｐｌｅの付いていない制御信号は、基本的に暗号化されずに済む。しかし、ＣＭＡＣ  Ｔｕｐｌｅの付いている制御信号の中でも、レンジング、ハンドオフ、再設定命令（ＲＥＳＥＴ  Ｃｏｍｍａｎｄ）、ＭＩＨ及びＴＦＴＰと関連したメッセージは、暗号化しなくて済み、登録（Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）、ＰＫＭ、基本能力交渉（Ｂａｓｉｃ  Ｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓ）、遊休モード進入、動的なサービス生成、ハンドオフ要請、スキャニング要請と関連したメッセージは、暗号化することができる。本発明の実施例で暗号化の適用有無は、制御信号のタイプや個別的な制御信号が使用される時点などによって変わることができる。
【０２３６】
下記の表２５は、ＨＭＡＣタプルが適用されて暗号化される制御信号及び適用されない制御信号の例を表す。
【０２３７】
【表２５】
0005480890.tif 000027
表２５を参照すると、ＨＭＡＣを含むか否かによって完全性が保護されるＭＡＣ管理メッセージのうち、暗号化すべき制御信号及び暗号化しなくて済む制御信号を確認することができる。
【０２３８】
下記の表２６は、ＣＭＡＣタプルが適用されて暗号化される制御信号及び適用されない制御信号の例を表す。
【０２３９】
【表２６】
0005480890.tif 000028
表２６を参照すると、ＣＭＡＣを含むか否かによって完全性が保護されるＭＡＣ管理メッセージのうち、暗号化すべき制御信号及び暗号化しなくて済む制御信号を確認することができる。
【０２４０】
下記の表２７は、ショートＨＭＡＣタプルが適用されて暗号化される制御信号及び適用されない制御信号の例を表す。
【０２４１】
【表２７】
0005480890.tif 000029
表２７を参照すると、ショートＨＭＡＣを含むか否かによって完全性が保護されるＭＡＣ管理メッセージのうち、暗号化すべき制御信号及び暗号化しなくて済む制御信号を確認することができる。
【０２４２】
上述の通り、本発明の実施例では、所定の制御信号（または、ＭＡＣ管理メッセージ）のみを選択的に暗号化することができる。すなわち、暗号化される制御信号に対する分類が必要である。したがって、基地局及び移動局は、表２３乃至表２７を参照して暗号化が必要な制御信号（または、ＭＡＣ管理メッセージ）を分類することができる。
【０２４３】
本発明のさらに他の実施例として、図５乃至図１５で説明した本発明の実施例を行いうる送信機及び受信機について説明する。
【０２４４】
移動局は、アップリンクでは送信機として動作し、ダウンリンクでは受信機として動作することができる。また、基地局は、アップリンクでは受信機として動作し、ダウンリンクでは送信機として動作することができる。すなわち、移動局及び基地局は、情報またはデータの転送のために送信機及び受信機を含むことができる。
【０２４５】
送信機及び受信機は、本発明の実施例を行うためのプロセッサ、モジュール、部分及び／または手段などを含むことができる。特に、送信機及び受信機は、メッセージを暗号化するためのモジュール（手段）、暗号化されたメッセージを解析するためのモジュール、メッセージを送受信するためのアンテナなどを含むことができる。
【０２４６】
本発明の実施例で用いられる移動局は、低電力ＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）／ＩＦ（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）モジュールを含むことができる。また、移動局は、上述した本発明の実施例を行うためのコントローラ機能、サービス特性及び電波環境によるＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）フレーム可変制御機能、ハンドオーバー（Ｈａｎｄ  Ｏｖｅｒ）機能、認証及び暗号化機能、データ転送のためのパケット変復調機能、高速パケットチャンネルコーディング機能及び実時間モデム制御機能などを行う手段、モジュールまたは部分などを含むことができる。
【０２４７】
基地局は上位階層から受信したデータを無線または有線で移動局に転送することができる。基地局は、低電力ＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）／ＩＦ（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）モジュールを含むことができる。また、基地局は、上述した本発明の実施例を行うためのコントローラ機能、直交周波数分割多重接続（ＯＦＤＭＡ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）パケットスケジューリング、時分割デュプレックス（ＴＤＤ：Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ）パケットスケジューリング及びチャンネル多重化機能、サービス特性及び電波環境によるＭＡＣフレーム可変制御機能、高速トラフィック実時間制御機能、ハンドオーバー機能、認証及び暗号化機能、データ転送のためのパケット変復調機能、高速パケットチャンネルコーディング機能及び実時間モデム制御機能などを行う手段、モジュールまたは部分などを含むことができる。
【０２４８】
本発明は、本発明の精神及び必須特徴を逸脱しない範囲で様々な特定の形態に具体化することができる。したがって、上記の詳細な説明はいずれの面においても制限的に解釈されてはならず、例示的なものとして考慮しなければならない。本発明の範囲は、添付の請求項の合理的解釈によって決定されなければならず、よって、本発明の等価的範囲内における変更はいずれも本発明の範囲に含まれる。また、特許請求の範囲で明示的な引用関係を有しない請求項を結合して実施例を構成したり出願後の補正により新しい請求項として含めることができる。
【産業上の利用可能性】
【０２４９】
本発明の実施例は、様々な無線接続システムに適用することができる。様々な無線接続システムには、３ＧＰＰ（３ｒｄ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ  Ｐｒｏｊｅｃｔ）、３ＧＰＰ２及び／またはＩＥＥＥ  ８０２．ｘｘ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ  ８０２）システムなどがある。本発明の実施例は、上記の様々な無線接続システムの他に、これら様々な無線接続システムを応用した技術分野のいずれにも適用することができる。
【図１】
0005480890.tif 000030
【図２】
0005480890.tif 000031
【図３】
0005480890.tif 000032
【図４】
0005480890.tif 000033
【図５】
0005480890.tif 000034
【図６】
0005480890.tif 000035
【図７（ａ）】
0005480890.tif 000036
【図７（ｂ）】
0005480890.tif 000037
【図８】
0005480890.tif 000038
【図９】
0005480890.tif 000039
【図１０】
0005480890.tif 000040
【図１１】
0005480890.tif 000041
【図１２】
0005480890.tif 000042
【図１３】
0005480890.tif 000043
【図１４】
0005480890.tif 000044
【図１５】
0005480890.tif 000045